第３９卷第１１期·学术
Ｖｏｌ．３９Ｎｏｖ．１１
ＨＵＮＡＮ湖ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＭＡＣＨＩＮＥＲＹ南农机
湖南农机
２０１２年１１月
Ｎｏｖ．２０１２２０１２年１１月
基于ＡＴ８９Ｃ５１单片机的智能饮水机控制系统
郭毅飞，董
峰
新密
（郑州城市职业学院电子工程系，河南
452370）
摘要：以AT89C51单片机作为核心部件，实现智能化控制饮水机的通断电及显示、定时功用。针对当今家用电器
用电过量，出现紧急情况无法及时处理，以及不能直观监控家用电器的工作状况等，通过单片机的定时功能，另外加数
可实现饮水机的定时开关机，紧急切断电源，LED 数码显示饮水机的工作状态，节能环保且延长使码显示及报警电路，
用寿命，使饮水机的功能更加完善。
关键词：AT89C51单片机；独立式键盘；LED 显示器；74LS240中图分类号：TP293.5文献标识码：A 文章编号：1007-8320（2012）11-0090-04
The AT89C51microcontroller-based smart dispenser control system
GUO Yi-fei, DONG Feng
(ZhengzhouVocational College of Electronic Engineering, Xinmi, Henan 452370, China)
Abstract:AT89C51microcontroller as the core components, through intelligent control water dispenser power and display, timing function. For today's home appliances excess electricity, emergency situations can not be timely treatment, and not intuitive monitoring appliances working conditions, additional digital display by microcontroller timer function, and alarm circuits, timer switch machines, drinking fountains emergency cut off the power supply, LED digital display the working status of the drinking fountains, energy saving and environmental protection and extend the service life of the wa -ter dispenser features more perfect.
Keywords:AT89C51microcontroller; stand-alone keyboard; LED display; 74LS240
为解决普通家用饮水机的弊端，如反复加热，耗电等，本设计的家用饮水机中除了基本的饮水机设备外，还包括单片机系统、输入输出及显示装置、外围电路等。输入装置是按键开关，控制饮水机的运行模式，显示装置用ＬＥＤ七段数码管，采用动态显示方式。校准和定时功能主要由键盘和显示来完成。这种饮水机可充分利用闲置时间，对低谷及高峰用电有差价地区，利用晚间用电低谷开机加热，白天用电高峰关机保温，能大量节约电费开支，而且还能大大增长饮水机的使用寿数码显示等智能功能。命。另外还有超时超温报警，
平）时，仅对用户自设定的时间点进行定时开关饮水机，按钮断开时，则进行固定的作息时间表报时。Ｐ３．３端口接夏令／冬令作息时间表，Ｐ３．３＝１时选择冬令作息时间表，Ｐ３．３＝０时选择夏令作息时间表。Ｐ３．４端口外接光电隔离器，驱动饮水机电源的接通开关，低电平有效。电源采用７８０５三端集成稳压器，其内部含有启动电路和限流保护、短路保护、热保护、调整方便。管安全工作区保护等电路，使用安全、
本系统加电后即进入正常计时状态，用户可随时进行校准时间动作以及设定饮水机开关的时间，控制器将会在设定的时间段通过单片机的输出端口来控制输出继电器动作，进而控制饮水机的启闭。设计总框图见图１所示。
复位电路
电源电路
１智能节能饮水机设计系统概述
本系统设计电路的核心为ＡＴ８９Ｃ５１单片机，用Ｐ２口作为５位ＬＥＤ显示的位选通口，Ｐ０口则作为字形码输出口，Ｐ０口串接反相驱动器７４ＬＳ２４０，Ｐ２口和数码管之间串接了反相驱动芯片ＵＬＮ２００３，用ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ２口的Ｐ２．０￣Ｐ２．４作为ＵＬＮ２００３的输入端，驱动数码管的位选端；７４ＬＳ２４０为三态输出的八组反相缓冲器和总线驱动器，Ｐ０口输出字形码经７４ＬＳ２４０反相驱动五位ＬＥＤ显示。
用Ｐ１口接独立式按键开关，控制饮水机的运行模式，显示装置采用动态显示方式。校准和定时功能主要由键盘和显示来完成。控制输出是通过Ｐ３．２￣Ｐ３．４口来完成。Ｐ３．２接用户自设定定时／作息时间的按钮开关，按钮闭合（Ｐ３．２为低电
收稿日期：2012-09-16作者简介：郭毅飞（1985-），女，河南郑州人，助理工程师，本科，
主要研究方向：应用电子技术方向
键盘电路
ＡＴ８９Ｃ５１
显示电路
晶振开关控制电路家用饮水机
图１智能节能饮水机设计总框图
２硬件单元电路介绍
根据上图可看出硬件电路主要有五部分组成，下面简单
介绍显示电路，键盘电路、７４ＬＳ２４０驱动芯片、光电耦合接口电路及控制输出、复位与电源滤波电路。
第３９卷第１１期郭毅飞，董峰:基于AT89C51单片机的智能饮水机控制系统91
２．１显示电路
图２数码管显示电路
（４００ｍＶ）。可用来驱动小到１３３Ω的终端负载线。
本设计采用单片机的Ｐ０口控制字形经７４ＬＳ２４０反相驱动五位ＬＥＤ数码管显示，逻辑０有效。其内部结构如图４所示
。
如图２所示，本设计显示主要由五个七段共阴级数码管、译码器７４ＬＳ２４０、ＵＬＮ２００３反相译码器组成。ＬＥＤ数码管采用共阴极接法，显示器采用动态显示方式。通过ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ０．０～Ｐ０．４口将要显示字符的ＢＣＤ码输出到７４ＬＳ２４０的五个输入端，译码后输出相应的笔段驱动ＬＥＤ数码管，低电平有效。数码管的位选信号由ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ２．０～Ｐ２．４输出，经ＵＬＮ２００３译码后，选通相应的数码管，高电平有效。２．２键盘电路
本设计涉及的按键较少，选用独立式键盘。单片机的Ｐ１．０－Ｐ１．４口连接五个按键，每个Ｐ１口外加上拉电阻，以防过大电流烧毁按键如图３所示
。
图４７４ＬＳ２４０内部结构
引出端符号：１Ａ，２Ａ输入端；／１Ｇ，／２Ｇ三态允许端（低电平有效）；１Ｙ￣８Ｙ输出端。２．４光电耦合器接口电路
如图５所示在本设计中采用光电耦合器４Ｎ２５，用单片机的Ｐ３．４端口外接光电隔离器，经７４ＬＳ０４输出来控制饮水机电源的开启和关闭。当Ｐ３．４端输出高电平时，７４ＬＳ０７输出为低电平，输
图３键盘电路
５个按键功能分别为：①移位键：（Ｐ１．０＝０）每按动移位键一次，小数点从左向右移动１位。②加１键：（Ｐ１．１＝０）对小数点所在位的数什进行十进制加１。③减１键：（Ｐ１．２＝０）对小数点所在位的数值进行十进制减１。④校时置入键：（Ｐ１．３＝０）将显示的时间值置入实时时钟的计时缓冲区。⑤定时设定键：（Ｐ１．４＝０）根据‘组编号’（ＬＥＤ显示的最高位的值）将用户设定的定时时间点（小时和分）存入内部ＲＡＭ相应存储单元中。２．３７４ＬＳ２４０驱动芯片
７４ＬＳ２４０为三态输出的八组反相缓冲器和总线驱动器，这种八缓冲器和线驱动器是为提高三态输出存储地址驱动器、时钟驱动器和总线定向接收器和发射器的性能和集成度此电路的特点是，扇出高，扇入好，噪声容限高而特意设计的。
图５光电耦合器４Ｎ２５的接口电路
２．５控制输出电路
ＭＣＵ微处理器对控制的输出是通过Ｐ３．２￣Ｐ３．４
口完成入端为高电平，此时关闭饮水机；若Ｐ３．４输出为低电平时，７４０７输出端为高电平，７４ＬＳ０４输入低电平，此时开启饮水机
。
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图６控制输出电路
的。程序开始时这三个口的输出状态是低电平，ＭＣＵ通过程序查询三路输出的ＯＮ或ＯＦＦ状态来改变相应的输出状态，完成对外部饮水机电路的控制。复位电路实现软件程序的初始化，采用手动复位法。＋５Ｖ电源经Ｃ４～Ｃ９滤波后由ＪＰ２供给饮水机或其他器件如图６所示。
的定时时间点（小时和分）存入内部ＲＡＭ相应存储单元中，用户如需修改和检查这些定时时间，可用“移位键”“、加１键“”减来重新设定，然后用“定时设定键”来转入并结束显示。１键”
随后循环扫描五个数码管，比较所有预置时间是否与当在比较完成后判断前时间相等，如相等则转向相应处理程序。有无按键按下，没有则返回继续显示、比较、判断；有按键则转向相应处理程序。在定时处理程序中，一旦当前时间与作息时分值）相同时，则置时间到标志位为间表中的某一时间点（时、１，调用到点工作子程序，选择相应的工作模式，在Ｐ３．４输出
初始值００Ｈ
３系统资源分配
３．１为方便阅读程序，先对系统的资源分配加以说明
表１片内ＲＡＭ及标志位的分配与定义
地址
功能
名称
ＤＩＳＰ０～ＤＩＳＰ６
２ＦＨ￣２ＡＨ显示缓冲区，时、分、秒（高位在前）２４Ｈ￣２１Ｈ４０Ｈ￣５３Ｈ６１Ｈ￣７ＦＨＦ０ＨＦ１ＨＦ３ＨＦ４Ｈ３０Ｈ３６Ｈ￣３９Ｈ３ＡＨ
计时缓冲区，时、分、秒、１００ｍｓ
端口输出信号给控制电路，经控制电路决定饮水机在用户设定时间或自定义通断时间开启或断开饮水机。
ＨＯＵＲ、ＭＩＮ、ＳＥＣ、ＭＳＥＣ００Ｈ
００Ｈ００Ｈ
Ｆ０ＨＦ１ＨＦ３ＨＦ４Ｈ３０Ｈ３６Ｈ～３９Ｈ３ＡＨ
００００００Ｈ００Ｈ００Ｈ
４程序流程图及程序代码
开始初始化调用显示
判断是否到用户预设点
Ｙ
当前现实与设
定时间比较是否相同
Ｙ
是否有键按下
Ｎ暂停计时
Ｙ
Ｎ
按键扫描
用户定时时间值寄存区（时、分、秒）ＡＨＯＵＲ、ＡＭＩＮ堆栈区
定时开始标志位饮水机工作标志位时间到标志位键处理标志位发光管状态位显示数据存储区显示数据指针
相应键处理键值处理程序
３．２程序软件工作过程
为实现本设计功能，将程序的设计进行模块化编程。本设计采用的是汇编语言编程，智能饮水机主程序模块包括：计时时间校对设置程序和定时程序模块、键盘扫描程序程序模块、
显示程序模块、定时比较程序模块、拆字程序与合字程模块、序模块。
主程序工作过程：通电后，系统自动进入时钟显示，从０：００：００：开始计时，此时可设定当前时间。按下“移位”键，小数点移动到修改位，用“加１键”或“减１键”对该位进行数字设定；设置正确后按“校时置入键”，时间校正便设置完成，报时钟开始按新设置的时间值进行走时和显示。用户可自设定１０组定时时间点，按下“定时设定键”，系统根据“组编号”将用户设定
返回主程序入口
选择工作模式Ｎ
调用到点处理程序调用菜单设置程序
模式二关继电器
图７
主程序流程图
第３９卷第１１期郭毅飞，董峰:基于AT89C51单片机的智能饮水机控制系统93
主程序汇编代码：
ＯＲＧ０００Ｈ
ＳＴＡＲＴ：ＡＪＭＰＭＡＩＮ
ＯＲＧ
０００ＢＨ
ＡＪＭＰＣＴＣＩＮＴＯＲＧ００３０Ｈ
ＭＡＩＮ：
ＮＯＰＮＯＰ
ＭＯＶＡ，＃ＯＦＦＨＭＯＶＰ０，ＡＭＯＶＰ１，ＡＭＯＶＰ２，ＡＭＯＶＰ３，ＡＳＥＴＢＴ０
ＣＪＮＥＳＰ，＃０７Ｈ，ＮＯＴ１ＭＯＶＲ０，＃７ＦＨＭＯＶＲ１，＃７ＤＨＣＬＲ
Ａ
ＬＯＯＰ０：ＭＯＶ＠Ｒ０，ＡＤＥＣＲ０
ＤＪＮＺＲ１，ＬＯＯＰ０ＮＯＴ１：ＭＯＶＳＰ，＃６０ＨＭＯＶＩＰ，＃０２ＨＭＯＶＩＥ，＃８２ＨＭＯＶＴＭＯＤ，＃０１ＨＭＯＶＴＬ０，＃０Ｂ０ＨＭＯＶＴＨ０，＃３ＣＨＳＥＴＢＴＲ０ＮＯＰ
ＮＥＸＴＴ：ＭＯＶＳＰ，＃６０Ｈ
ＬＣＡＬＬＤＩＳＰＮＯＰ
（上接第89页）就必须选择硬质合金类材料，而不应该选不
ＪＮＢ０Ｆ３Ｈ，ＮＥＸＴ１ＮＯＰＳＥＴＢＩＮＴ０ＪＮＢ
ＵＳＥＲＳ：ＮＯＰ
ＬＣＡＬＬＴＩＭＥＲＢ
ＮＥＸＴ１：ＬＣＡＬＬＣＨＥＣＫＥＹ
ＪＺＮＯＰ
ＬＣＡＬＬＫＥＹＡＣＣＳＪＭＰＮＥＸＴＴ
ＮＥＸＴＴ
ＩＮＴ０，ＵＳＥＲＳ
ＬＣＡＬＬＴＩＭＥＲＡ
５结语
本设计详细探讨了利用ＡＴ８９Ｃ５１单片机进行智能饮水机的定时智能控制，其中包括硬件设计及软件重点程序的编写，最后利用外围控制电路实现饮水机的定时通断等智能化操作，本设计还利用光电耦合器实现对现场和环境的隔离，防止干扰信号影响设备准确工作。利用这个设计可实现节约电能，方便用户由于工作早出晚归可自设定饮水机开启关闭时扩展性好，价格低，容易购买，故在间。由于单片机功能强大，生活中可以得到广泛应用。
参考文献
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[5]刘波, 王怀瑞.LED 显示译码驱动技术研究[J].河北省科学院学报, 2006，(2).
工时，机床的电流表、电压表的指针应是振幅很小，处于稳定状态，此时进给速度均匀而且平稳。
锈钢或未淬火的高碳钢等，否则很难达到所需要求。
（２）工件材料的应力。由于工件材料内部残余应力对加工的影响较大，在对热处理后的材料进行加工时，由于大面积去除金属和切断加工会使材料内部残余应力的相对平衡受到破坏，从而可能影响零件的加工精度和表面质量。为了避免这些淬透性好、热处理变形小的材料。情况，应选择锻造性好、
（３）加工过程中应将各项参数调到最佳状态，以减少断丝受线切割机床加工的特点所致，如果发生断丝一般都需现象。
要回到起始点，重新上丝再次进行加工，使加工工件表面质量和加工精度下降。在加工过程中还应注意倾听机床发出的声“哧－哧”声。同时，正常加音，正常加工的声音应为很光滑的
５结语
影响电火花线切割加工工件表面质量的因素很多，但只要对其进行系统的分析和科学的分类，就可以对这类复杂而且零乱的因素进行控制与调配，从而改善和提高工件表面质量。
参考文献
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