摘要：介紹了以AT89S52為控制核心實(shí)現(xiàn)豆?jié){機(jī)定時(shí)的一種方法。詳細(xì)論述了系統(tǒng)的硬件組成、各功能部分的電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。給出了關(guān)鍵功能部分的電路圖、單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)流程。系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，工作穩(wěn)定可靠。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；豆?jié){機(jī)；溫度傳感器；實(shí)時(shí)時(shí)鐘

0 引言
    本系統(tǒng)是設(shè)計(jì)一個(gè)由定時(shí)開(kāi)關(guān)控制的豆?jié){機(jī)。由于目前市面上一些定時(shí)的豆?jié){機(jī)幾乎都是定時(shí)30min或15min而不能任意進(jìn)行定時(shí)設(shè)置。本設(shè)計(jì)可通過(guò)按鍵預(yù)置時(shí)間，通過(guò)計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)的方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)達(dá)到預(yù)置時(shí)間時(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制豆?jié){機(jī)自動(dòng)開(kāi)啟，從而不用早起，能節(jié)約時(shí)間，節(jié)省資源，當(dāng)豆?jié){煮熟以后自動(dòng)保溫或者斷電。

1 系統(tǒng)組成
    系統(tǒng)由單片機(jī)、鍵盤(pán)輸入電路、液晶電路、缺水檢測(cè)電路、溢出檢測(cè)電路、82廢檢測(cè)電路、報(bào)警指示電路等組成。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1．1 單片機(jī)系統(tǒng)
    系統(tǒng)采用AT89S52作為控制核心，配備鍵盤(pán)和液晶顯示電路。
    AT89S52是Atmel公司新推出的一種低功耗、高性能CMOS 8位徽控制器，它具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I／O口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。其性能完全可以滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。
    鍵盤(pán)用于設(shè)定豆?jié){機(jī)啟動(dòng)時(shí)間和調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間。
    液晶顯示采用OCM12864，它內(nèi)帶漢字字庫(kù)，可以方便地顯示漢字及圖形；可以同時(shí)顯示4×8個(gè)單元，可以一次顯示系統(tǒng)所有狀態(tài)信息；顯示的內(nèi)容不需要刷新，節(jié)省了單片機(jī)的資源；電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于控制，功耗低。
1．2 溫度傳感器
    系統(tǒng)采用集成溫度傳感器DS18B20作為測(cè)量溫度的部件。傳感器與單片機(jī)的連接電路如圖2所示。

     DS18B20是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司的單總線(xiàn)數(shù)字化溫度傳感器。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)，體積小、使用靈活方便。主要特性；適應(yīng)電壓范圍寬，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線(xiàn)供電；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能；溫范圍-55～+125℃；分辨率高達(dá)12位；最大轉(zhuǎn)換時(shí)間750ms；測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線(xiàn)總線(xiàn)”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。圖2中，4．7k電阻作為上拉電阻，提高數(shù)據(jù)線(xiàn)的電流。
1．3 時(shí)鐘芯片
   系統(tǒng)采用專(zhuān)用時(shí)鐘芯片DS1302，它和單片機(jī)的連接電路如圖3所示。DS1302是一個(gè)慢速充電時(shí)鐘芯片，包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM。它經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口與微處理器通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息。對(duì)于小于31天的月，月末的日期自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還包括了閏年校正的功能。

1．4 缺水檢測(cè)電路
    缺水檢測(cè)電路主要用來(lái)檢測(cè)是否缺水，防止干燒，如果檢測(cè)到缺水則可以自動(dòng)加水。其電路如圖4所示。不缺水時(shí)P1．6輸入為低電平，缺水時(shí)為高電平。水位惰況檢測(cè)反饋路徑為：加熱管外殼(接線(xiàn)路板地)→水→電極→R22→P1．6，當(dāng)容器內(nèi)無(wú)水或水量低于水位線(xiàn)，即水浸不到電極時(shí)，P1．6為高電平，然后自動(dòng)加水；當(dāng)容器內(nèi)水量達(dá)到水位線(xiàn)時(shí)(即水量浸到電極時(shí))，P1，6為低電平，P1．5輸出高電平，將控制加熱的相應(yīng)繼電器吸合，加熱管正常加熱。

1. 5 溢出檢測(cè)電路
    溢出檢測(cè)電路主要是用來(lái)防止?jié){沫溢出。其電路如圖5所示。豆?jié){溢出情況檢測(cè)反饋路徑為：加熱管外殼(接線(xiàn)路板地)→豆?jié){及漿沫→防溢電極→R23→P1.7，當(dāng)豆?jié){沸騰泡沫向上溢時(shí)，防溢檢測(cè)電極接觸到泡沫漿液，使P1．7由高電平變?yōu)榈碗娖?，P1．5輸出低電平，將控制加熱的相應(yīng)繼電器不吸合，加熱管停止加熱。當(dāng)泡沫下落后，P1．7變?yōu)楦唠娖剑琍1．5輸出高電平，控制加熱的相應(yīng)繼電器吸合，加熱管正常加熱，不斷反復(fù)進(jìn)行防溢延煮。

1．6 82度檢測(cè)電路
    82度檢測(cè)電路是通過(guò)一個(gè)比較器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其電路如圖6所示。比較器由雙運(yùn)放LM358和電阻、電容、穩(wěn)壓管組成，LM358采用12V供電，當(dāng)LM358的負(fù)輸入端電壓高于正輸入端電壓時(shí)，輸出為低電平，穩(wěn)壓管D1截止，P2．1輸入為低電平；當(dāng)LM358的負(fù)輸入端電壓低于正輸入端電壓時(shí)，輸出為10～11V的電壓，此時(shí)穩(wěn)壓管D1導(dǎo)通，P2．1輸入為高電平(4．3V)。

    負(fù)端輸入電壓隨熱敏電阻R20阻值的變化而變化。負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻R20是采用單一高純度材料、具有接近理論密度結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷，它最基本的性質(zhì)就是電阻值隨溫度上升而下降。電阻變化與溫度變化的具體關(guān)系如式(1)所示：
    R1=R0*exp[R*(1／T1-1／T0)]     (1)
    其中，R0和R1為電阻值，T0和T1為絕對(duì)溫度，B值是一個(gè)表征NTC的電阻值與絕對(duì)溫度的關(guān)系的常數(shù)。熱敏電阻的B值并非是恒定的，其大小因材料構(gòu)成而異，最大甚至可達(dá)5K／℃，因此在較大的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用式1時(shí)，將會(huì)與實(shí)測(cè)值之間存在一定誤差，本系統(tǒng)中使用的NTC熱敏電阻的參數(shù)為：25℃時(shí)的阻值為22K，B值為4300，代入式(1)可以求得R1為2．2K時(shí)的溫度為82℃。當(dāng)溫度小于82℃時(shí)，熱敏電阻的阻值大于2．2K，此時(shí)負(fù)端輸入電壓低于正端輸入電壓，輸出為高電平，當(dāng)溫度高于82℃時(shí)，熱敏電阻的阻值小于Z2K，此時(shí)負(fù)端輸入電壓高于正端輸入電壓，輸出為低電平，停止加熱，開(kāi)始打漿。

3 軟件設(shè)計(jì)
    對(duì)于51系列單片機(jī)，目前常用的語(yǔ)言有匯編和單片機(jī)C語(yǔ)言。本系統(tǒng)單片機(jī)軟件采用Keil C51程序編寫(xiě)。主要由主程序、讀取溫度子程序、讀取時(shí)間子程序、鍵盤(pán)掃描和液晶顯示子程序、報(bào)警子程序等部分組成。讀取溫度子程序功能：完成對(duì)DS18B20的復(fù)位及溫度的讀取。D S18B20是單總線(xiàn)芯片，對(duì)時(shí)序要求嚴(yán)格，用Keil C51編寫(xiě)程序時(shí)，采用“while(--i)；”語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的精確延時(shí)。鍵盤(pán)掃描和液晶顯示子程序完成定時(shí)的設(shè)定及各種信息的顯示；讀取時(shí)間子程序完成DS1302的初始化和當(dāng)前時(shí)間的讀取。流程圖如圖7所示。

4 結(jié)束語(yǔ)
    本系統(tǒng)對(duì)豆?jié){機(jī)定時(shí)做了改進(jìn)，充分發(fā)揮了AT89S52單片機(jī)強(qiáng)大的控制能力，采用了低成本的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302，可以靈活設(shè)置豆?jié){機(jī)的工作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了豆?jié){機(jī)的預(yù)約定時(shí)及全自動(dòng)制作豆?jié){。系統(tǒng)操作方便、成本低，在實(shí)際應(yīng)用中收到了滿(mǎn)意的效果。