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　　随着时代的进步，科学技术的迅速发展，单片机技术已经普及到我们生产生活的各个领域。选择基于单片机的智能奶瓶的设计具有很好的实用价值。奶瓶对于宝宝可以说是除了母乳以为的第二个”妈妈”了，并且越来越多超级奶爸的涌现，更突出显示了对智能奶瓶的需求。设计一种以单片机为核心，通过采集奶瓶内奶的温度，当温度不适时可以进行相应的加热和制冷，以便家长判断是否适合宝宝饮用的产品迫在眉睫。

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　　1 硬件设计

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　　在智能奶瓶的硬件设计中，主要器件为STC89C52 单片机、DS18B20 传感器、液晶显示器LCD1602、以及半导体制冷片等，还包括电阻、电容、晶振、按键等辅助元器件。

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　　1.1 硬件介绍

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　　1.1.1 STC89C52单片机STC89C52单片机的引脚说明：

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　　1)主电源引脚：VCC(Pin40) 电源输入、GND(Pin20) 接地线。

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　　2)接晶振引脚(2根)：XTAL1(Pin19)片内振荡电路的输入端、XTAL2(Pin20)片内振荡电路的输出端。

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　　3)控制引脚(4 根)：RST/VPP(Pin9)为复位引脚、ALE/PROG(Pin30)地址锁存允许信号端、PSEN(Pin29)外部存储器读选通信号端。

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　　4)可编程输入/输出引脚(32根)：4组可编程输入输出口，分别为P0、P1、P2和P3口，每一组口包括8位。

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　　A. P0口(Pin39～Pin32)：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7。

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　　B. P1口(Pin1～Pin8)：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7。

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　　C. P2 口(Pin21～Pin28)：8 位准双向I/O 口线，名称为P2.0～P2.7。

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　　D. P3口(Pin10～Pin17)：8位准双向I/O 口线，名称为P3.0～P3.7。

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　　1.1.2 DS18B20数字温度传感器

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　　DS18B20温度传感器在一般不会损坏，占用的空间也很小。DQ端口为信号的传输端口，使用这一端口时通常要接上拉电阻。VDD 为供电端口，GND为接地的端口。

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　　DS18B20 主要特点：温度的检测值-55 ℃~125 ℃。如果把电源的VDD和GND接错了，它也可以确保器件不被损坏;DS18B20 的转换速率比较高，进行9位的温度值转换只需93.75 ms。

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　　1.1.3 LCD1602液晶显示屏

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　　LCD1602液晶显示屏主要显示的是数字、图形等专用符号。液晶显示器的主要技术参数：该器件的安全工作电压4.5 ~ 5.5 V，要使显示器性能最佳应为5.0 V;安全使用电流应该是2.0 mA。

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　　1.1.4半导体制冷片

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　　半导体制冷片TEC1-12706利用半导体材料特殊的工作原理，当在串联两种不同的材料而形成的电偶中有直流电流通过时，在制冷片的两端即可吸收和散出热量，便可达到对奶瓶内奶的升温和降温的目的。

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　　1.2 电路设计

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　　基于单片机的智能奶瓶的设计的主电路是单片机，其中还包括电源模块、按键模块、继电器模块、液晶显示模块和加热制冷模块等辅助模块，下面我们对此次电路设计的重要模块进行说明。

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　　1.2.1单片机控制模块

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　　系统的主电路以单片机为主体的控制核心，其他各组成部分的器件分别与单片机的不同引脚相连。P0口接有上拉电阻。由于当P0口输出1时无法拉升端口电平，因此要选取上拉电阻，上下拉电阻一般选取10 k的电阻，为了方便一般选取10 k排阻，型号为A103J。单片机的18端口和19端口外接30 pF的微调电容并且和石英晶体并联，晶振频率为12 MHz。

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　　1.2.2 LCD1602液晶显示模块

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　　液晶显示模块由LCD1602构成，可以显示奶瓶内奶的当前温度值及预设的温度值，其中第一行显示温度采集电路采集到的奶瓶内奶的实时温度Now Tem，温度显示可以精确到小数点后1位。第二行显示通过按键K1、K2与K3设置的温度TH和TL，显示数只能精确到整数位。LCD1602液晶显示器的DB0~ DB7口接至单片机的P00~P07口，两电阻分压调节显示屏的亮度。

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　　1.2.3 液体温度检测模块

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　　对于液体温度的检测模块，我们使用的是改装后的DS18B20液体温度传感器。DS18B20启动后，单片机会对它进行数据采集，然后通过信号线与单片机的输入输出接口相连。其中在本设计中，将温度传感器DS18B20 的DQ 与单片机的P17 脚相连，并加装了一个5欧的电阻。本设计根据需要采用一个温度传感器DS18B20 进行设计。

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　　1.2.4 制冷和加热模块

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　　智能奶瓶的制冷和加热模块采用继电器控制外接电路的形式，对奶瓶内奶进行加热或制冷的。智能奶瓶的制冷模块主要由半导体制冷片和散热鳞片组成。由于半导体制冷片的特殊的工作特性，在调换电极的情况下，原本制冷的冷热片开始产生热量，达到加热的目的。当水温值加热或者降低到设定值时，继电器停止工作，达到加热或者制冷的目的。

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　　2 软件设计

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　　2.1 DS18B20 温度传感器子程序

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　　温度传感器程序子程序的设计。首先将DS18B20初始化，然后检测对DS18B20的初始化是否成功，如果不成功则调用延时子程序后继续初始化，若初始化成功则进行下列步骤。第一步：由单片机发出温度转换命令，写入DS18B20;第二步：调用延时子程序进行延时;第三步：进行读温度前的复位，单片机发出读温度命令，写入DS18B20;第四步：读入温度值数据; 第五步返回到初始化，循环执行该子程序。

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　　2.2 LCD1602 液晶显示器子程序

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　　液晶显示模块的子程序设计。要想让LCD1602液晶显示屏成功显示，首先要先对LCD进行初始化;其次写指令函数(位置定位)，然后定义写数据函数(数字和字符)。

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　　2.3 按键扫描子程序

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　　按键扫描子程序负责三个按键K1、K2、K3的使用，K1设置，K2增加，K3减小，能设置临界温度值。首先扫描按键，其次判断按键是否按下，再次延时判断是否按下，最后设定温度增加(减小)。

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　　3 智能奶瓶的工作原理

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　　基于单片机的智能奶瓶的设计核心是STC89C52单片机，奶瓶内奶的温度采集使用的是DS18B20温度传感器，采集的数据显示在LCD1602液晶显示屏上，并与设置的最高温度和最低温度进行比较，从而驱动蜂鸣器、半导体制冷片制冷或半导体制冷片加热等工作在预定状态。

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　　当液体温度传感器采集到奶瓶内奶的温度高于设置的最高温度时，单片机驱动制冷模块，绿灯亮，制冷模块的继电器闭合，驱动外接的制冷片进行制冷工作。当奶瓶内奶的温度降至处于设置温度的范围之内时，制冷模块停止工作，同时绿灯熄灭，蜂鸣器响起，用以提醒家长奶的温度适宜，适合宝宝饮用。当液体温度传感器采集到奶瓶内奶的温度低于设置的最低温度时，单片机驱动加热模块，红灯亮，加热模块的继电器闭合，驱动外接的制冷片进行加热工作。当奶瓶内奶的温度升高至处于设置温度的范围之内时，加热模块停止工作，同时红灯熄灭，蜂鸣器响起，用以提醒家长奶的温度适合宝宝饮用。

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　　4 总结

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　　本文设计了一种大众化的便携式智能奶瓶, 该设计主要由STC89C52单片机、LCD1602液晶显示屏、DS18B20温度传感器、半导体制冷片、继电器、蜂鸣器、电源和轻触按键等组成的智能系统, 它通过温度传感器采集奶瓶内奶的温度，经过单片机处理，驱动相应的加热、制冷或蜂鸣器电路。从而使奶瓶内的奶适合宝宝饮用, 极大地方便了我们的生活，具有一定的实用价值。