基于stm32的保溫瓶控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于STM32的保溫瓶控制裝置，包括設(shè)置在保溫瓶上用于控制保溫瓶控制開(kāi)關(guān)通斷的繼電器，主控芯片一輸出端連接繼電器且控制繼電器的開(kāi)閉，設(shè)置在保溫瓶上的溫度采集器與主控芯片的輸入端連接，帶字庫(kù)的液晶顯示屏與主控芯片實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，本實(shí)用新型可以實(shí)時(shí)采集瓶?jī)?nèi)的溫度，通過(guò)LCD12864液晶顯示屏顯示出來(lái)，用戶可以通過(guò)按鍵對(duì)瓶?jī)?nèi)的溫度進(jìn)行可允許范圍內(nèi)的設(shè)定，操作簡(jiǎn)單方便，而且性價(jià)比很高，通過(guò)這套系統(tǒng)可以給人們帶來(lái)很大的方便。擺脫了傳統(tǒng)的完全靠保溫瓶的制造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)保溫的弊端，解決了瓶?jī)?nèi)水溫未知的煩惱。如果設(shè)計(jì)好，具有很大是市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】
基于STM32的保溫瓶控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及自控控制技術(shù)，尤其是一種基于STM32的保溫瓶控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代生活水平的提高，人們對(duì)生活的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的很多設(shè)備也跟 著時(shí)代的腳步不斷更新。保溫瓶又稱電壺，是人們?nèi)粘Ｉ钪械谋仨毱?，可以說(shuō)每個(gè)家都會(huì) 配備?，F(xiàn)在的保溫瓶都是以內(nèi)抽真空的雙層壁瓶為內(nèi)膽，加上外殼以此形成保溫的容器，人 們把沸水裝在保溫瓶中，以便需要的時(shí)候飲用。但是傳統(tǒng)的保溫瓶由于材質(zhì)與制造的原因， 保溫效果有好有壞，而且沸水放置一段時(shí)間后就不知道瓶?jī)?nèi)的溫度了。給人們的飲用帶來(lái) 了不便，而且很多人會(huì)把冷卻的沸水直接倒掉，非常浪費(fèi)水資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定的保溫瓶控制 裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004] 本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種基于STM32的保溫瓶控制裝置，包括設(shè)置在保溫瓶上用于控制保溫瓶控制開(kāi) 關(guān)通斷的繼電器，主控芯片一輸出端連接繼電器且控制繼電器的開(kāi)閉，設(shè)置在保溫瓶上的 溫度采集器與主控芯片的輸入端連接，帶字庫(kù)的液晶顯示屏與主控芯片實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。
[0006] 前述的一種基于STM32的保溫瓶控制裝置中，所述帶字庫(kù)的液晶顯示屏采用 IXD12864型號(hào)，帶背光，內(nèi)置了 16X16的點(diǎn)陣、128個(gè)字符以及64X256點(diǎn)陣顯示RAM，單片機(jī)接 口采用并行或串行的方式來(lái)控制。前述的一種基于STM32的保溫瓶控制裝置中，所述主控芯 片采用STM32F103ZET6作為主控芯片。
[0007] 前述的一種基于STM32的保溫瓶控制裝置中，所述溫度采集器采用DS18B20模塊。
[0008] 由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可以實(shí)時(shí)采集瓶?jī)?nèi)的溫 度，通過(guò)LCD12864液晶顯示屏顯示出來(lái)，用戶可以通過(guò)按鍵對(duì)瓶?jī)?nèi)的溫度進(jìn)行可允許范圍 內(nèi)的設(shè)定，操作簡(jiǎn)單方便，而且性價(jià)比很高，通過(guò)這套系統(tǒng)可以給人們帶來(lái)很大的方便。擺 脫了傳統(tǒng)的完全靠保溫瓶的制造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)保溫的弊端，解決了瓶?jī)?nèi)水溫未知的煩惱。如 果設(shè)計(jì)好，具有很大是市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框架圖；
[0010] 附圖2是本實(shí)用新型中IXD12864硬件電路圖；
[0011] 附圖3是本實(shí)用新型中JLINK與串口的接口原理圖；
[0012] 附圖4是本實(shí)用新型中電源按鍵與LED原理圖；
[0013] 附圖5是本實(shí)用新型中繼電器硬件電路圖；
[0014] 附圖6是本實(shí)用新型中主控芯片的引腳圖；
[0015] 附圖7是本實(shí)用新型的整體流程圖；
[0016] 附圖8是本實(shí)用新型中IXD12864的工作流程圖；
[0017]附圖9是本實(shí)用新型中繼電器的控制流程圖；
[0018] 附圖10是本實(shí)用新型中溫度采集流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本實(shí)用新型的實(shí)施例:一種基于STM32的保溫瓶控制裝置，如附圖1所示，包括設(shè)置 在保溫瓶上用于控制保溫瓶控制開(kāi)關(guān)通斷的繼電器1，主控芯片2-輸出端連接繼電器1且 控制繼電器的開(kāi)閉，設(shè)置在保溫瓶上的溫度采集器3與主控芯片2的輸入端連接，帶字庫(kù)的 液晶顯示屏4與主控芯片2實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。
[0020] 其中該帶字庫(kù)的液晶顯示屏4采用LCD12864型號(hào)，12864液晶5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光， 內(nèi)置了 16X16的點(diǎn)陣、128個(gè)字符以及64X256點(diǎn)陣顯示RAM，單片機(jī)接口采用并行或串行的方 式來(lái)控制。帶中文字庫(kù)的128X64是一種內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的顯示模塊， 里面有8192個(gè)漢字，該主控芯片2采用STM32F103ZET6作為主控芯片，該溫度采集器3采用 DS18B20 模塊。
[0021]本實(shí)施例的原理是：通過(guò)STM32作為主控芯片，通過(guò)DS18B20的傳感器將溫度信息 進(jìn)行采集，送給STM32進(jìn)行處理，然后在顯示模塊12864進(jìn)行相應(yīng)的顯示，用戶就可以很方便 的知道瓶?jī)?nèi)水溫，并且可以通過(guò)按鍵設(shè)定溫度，繼電器通過(guò)閉合加熱開(kāi)關(guān)使得瓶?jī)?nèi)的水溫 升高，以此保持瓶?jī)?nèi)的溫度;其中系統(tǒng)的硬件平臺(tái)是以STM32系列處理器STM32F103ZET6為 核心，溫度采集器DS18B20模塊、帶字庫(kù)的LCD 12864液晶顯示模塊以及繼電器模塊組成。 STM32系統(tǒng)可以通過(guò)串口與上位機(jī)進(jìn)行通信，也可以通過(guò)JLINK下載器進(jìn)行程序的修改，構(gòu) 成了基于STM32的保溫瓶系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
[0022]具體硬件設(shè)計(jì)，
[0023] 一、IXD12864帶字庫(kù)的液晶顯示屏硬件設(shè)計(jì)，
[0024] 12864液晶5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，內(nèi)置了16X16的點(diǎn)陣、128個(gè)字符以及64X256點(diǎn)陣 顯示RAM，單片機(jī)接口采用并行或串行的方式來(lái)控制。帶中文字庫(kù)的128X64是一種內(nèi)部含有 國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的顯示模塊，里面有8192個(gè)漢字。該模塊接口簡(jiǎn)單，使用方便。 既可以顯示漢字也可以顯示圖片，用來(lái)做溫控的顯示界面完全足夠。
[0025] 1、LCD12864工作原理，
[0026]
[0027] 由表1可知，需要用第3引腳來(lái)調(diào)節(jié)屏幕亮度。7到14引腳用來(lái)數(shù)據(jù)傳輸，15引腳是 串并選擇，并行執(zhí)行效率較高。本次設(shè)計(jì)也是選擇的并行方式，可以軟件控制將PSB置高，也 可以硬件直接將15引腳VCC。程序編寫的時(shí)候會(huì)用到RS、R/W、E這3個(gè)控制口的I/O。具體的實(shí) 現(xiàn)在軟件當(dāng)中會(huì)有介紹。
[0028] 2、LCD12864指令表，
[0029] 12864功能豐富，如表2所示。編寫程序的時(shí)候需要按照指令說(shuō)明對(duì)12864進(jìn)行控 制。表格介紹了 12864的基本指令集，對(duì)于擴(kuò)展指令集本次設(shè)計(jì)基本沒(méi)有用到。
[0031] 3、LCD 12864硬件電路，
[0032]將12864的數(shù)據(jù)口與STM32的PA 口直接相連，采用并行的數(shù)據(jù)傳輸模式控制顯示 器，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度。如圖2所示。
[0033]二、下載與串口通信模塊，
[0034]本實(shí)施列還可以采用JLINK V8做程序的下載與在線仿真，DB9的串口用于單片機(jī) 與PC之間的通信。采用了20針標(biāo)準(zhǔn)JTAG調(diào)試接口，可以直接和JLINK、ULINK等仿真器連接， 其接口原理圖如圖3所示。
[0035] 三、電源按鍵與LED模塊，
[0036]系統(tǒng)提供了兩個(gè)按鍵，可以通過(guò)按鍵輸入進(jìn)行人機(jī)交互;3個(gè)LED指示燈，可以用來(lái) 顯示程序運(yùn)行狀態(tài)，方便程序員調(diào)試。LED燈的一端，與單片機(jī)的I/O 口直接相連，通過(guò)控制 I/O 口電平就可以實(shí)現(xiàn)LED的亮滅。
[0037] STM32ZET6單片機(jī)為3.3V供電，外部輸入5V電源經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換輸出電壓提供給單 片機(jī)最小系統(tǒng)。其原理圖如圖4所示。
[0038]四、繼電器模塊，
[0039] 通過(guò)STM32控制繼電器的線圈通電，繼電器就將原來(lái)的常閉狀態(tài)斷開(kāi)，然后和另一 個(gè)腳連接在一起。通過(guò)控制弱電，從而讓繼電器按著需要的功能動(dòng)作，降低了工作人員的危 險(xiǎn)性，是一種常用的控制強(qiáng)電方法。由于繼電器通?？刂拼箅娏?，出于安全考慮，繼電器線 圈旁邊一般會(huì)接上反向二極管，保護(hù)電路。繼電器的硬件接法如圖5所示。
[0040] 五、DS18B20 模塊，
[0041] 該模塊的核心功能是直接讀數(shù)字的溫度采集器?？梢愿鶕?jù)精度要求編程9、10、11、 12位，分別以0.5 °C、0.25°C、0.125°C、0.0625°C遞增。上電默認(rèn)是12位，本次設(shè)計(jì)也是采用 的默認(rèn)值，即是0.0625的精度。該模塊只有3個(gè)引腳，分別是電源、地、以及數(shù)據(jù)輸入/輸出引 腳。硬件只需要一個(gè)10 口進(jìn)行連接控制，非常方便準(zhǔn)確。
[0042] 六、主控芯片，
[0043] 本系統(tǒng)選擇STM32F103ZET6作為主控芯片，STM32F103系列微處理器是首款基于 ARM Cortex-M3體系結(jié)構(gòu)的32位標(biāo)準(zhǔn)RISC(精簡(jiǎn)指令集)處理器，提供很高的代碼效率，在通 常8位和16位系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間上發(fā)揮了ARM內(nèi)核的高性能。該系列微處理器工作頻率為 72MHz，內(nèi)置高達(dá)128K字節(jié)的Flash存儲(chǔ)器和20K字節(jié)的SRAM，具有豐富的通用I/O端口。含有 豐富的通信接口 ：三個(gè)USART異步串行通信接口、兩個(gè)I2C接口、兩個(gè)SPI接口、一個(gè)CAN接口 和一個(gè)USB接口，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信提供了保證。STM32F103ZET6芯片引腳圖如圖6所示。
[0044]為更好的顯示本實(shí)施列中裝置的連接關(guān)系及應(yīng)用，采用一套與本實(shí)施列中裝置相 配合的軟件來(lái)具體描述
[0045]圖7為整體流程圖，主要是通過(guò)Cortex-M3體系結(jié)構(gòu)的STM32來(lái)控制各個(gè)外設(shè)的運(yùn) 行。STM32用最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，在主函數(shù)中循環(huán)掃描按鍵函數(shù)和液晶顯示函數(shù)。按鍵掃描函數(shù) 主要通過(guò)2個(gè)按鍵的控制實(shí)現(xiàn)溫度上下限的設(shè)定，以及設(shè)定需要到達(dá)的溫度。然后將這些信 息用液晶顯示函數(shù)顯示在屏幕上面。STM32通過(guò)控制繼電器的通斷，來(lái)實(shí)現(xiàn)外圍加熱電路的 閉合，讓溫度保持在設(shè)定溫度左右。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)保溫瓶?jī)?nèi)的溫度進(jìn)行控制以及實(shí)時(shí)顯示。 [0046] 其中IXD12864函數(shù)模塊主要是對(duì)保溫瓶的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，形象地把溫度的門 限、設(shè)定值、當(dāng)前溫度顯示在相應(yīng)的位置。這個(gè)模塊的子程序void IXD_Write_Cmd(uchar command)這是IXD寫命令的函數(shù)，根據(jù)寫命令的時(shí)序圖完成該功能。硬件將PA 口與12864的 數(shù)據(jù)口連接起來(lái)，軟件通過(guò)command這個(gè)參數(shù)，將要寫的命令傳遞給PA 口，實(shí)現(xiàn)對(duì)12864的基 本操作，比如清屏、移位等指令需要調(diào)用此函數(shù)。void LCD_Write_Dat(uchar dat)這是IXD 寫數(shù)據(jù)的函數(shù)，在屏幕上面要顯示漢字、圖片的時(shí)候調(diào)用這個(gè)函數(shù)。因?yàn)橐陲@示屏上顯示 的時(shí)候，需要先指定地址，然后在這個(gè)地址寫上數(shù)據(jù)。寫地址的函數(shù)void IXD_P〇siti〇n (uchar X，uchar Y)，這個(gè)函數(shù)的功能是將光標(biāo)移到X行Y列的地方，然后調(diào)用寫數(shù)據(jù)的函 數(shù)，就可以在X和Y這個(gè)初始地址依次寫要顯示的數(shù)據(jù)。有了這些基本的函數(shù)，就可以在 12864上面顯示一些簡(jiǎn)單的漢字和圖形了。該部分軟件流程圖如圖8所示。
[0047]按鍵與繼電器控制函數(shù)的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，通過(guò)按鍵去設(shè)置期望的瓶?jī)?nèi)溫 度，同時(shí)在液晶顯示屏顯示。如果瓶?jī)?nèi)溫度低于期望溫度，主控芯片就控制繼電器閉合，外 圍加熱電路就閉合實(shí)現(xiàn)加熱功能。從而即保證了瓶?jī)?nèi)溫度，同時(shí)也把瓶?jī)?nèi)溫度顯示出來(lái)，非 常方便用戶的使用，解決了傳統(tǒng)保溫瓶的弊端。該部分的程序流程如圖9所示。
[0048] DS18B20溫度采集模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集，通過(guò)DS18B20的數(shù)據(jù)口進(jìn)行數(shù)據(jù)的 輸出，該部分的程序流程如圖10所示。
[0049] 本實(shí)施例作為一種新的設(shè)計(jì)思想，打破了完全依賴制造工藝保溫的局限，把新時(shí) 代的技術(shù)嵌入到日常生活當(dāng)中。不僅設(shè)計(jì)價(jià)格低，而且實(shí)用于各個(gè)家庭，具有非常廣闊的市 場(chǎng)。只需要在制造的時(shí)候，改變一下傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法就可以實(shí)現(xiàn)。
[0050] 通過(guò)對(duì)性價(jià)比高的STM32進(jìn)行應(yīng)用，以常用的保溫瓶為應(yīng)用對(duì)象，設(shè)計(jì)出了基于 STM32F103系列的保溫瓶，完成了對(duì)各個(gè)模塊的硬件原理設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)實(shí)際需求進(jìn)行了系統(tǒng) 的整體軟件規(guī)劃，然后對(duì)每個(gè)子模塊的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)本設(shè)計(jì)還具有串口可以與上位 機(jī)PC進(jìn)行通信，也可以根據(jù)需要對(duì)程序進(jìn)行修改與擴(kuò)展，通過(guò)JLINK口對(duì)程序進(jìn)行下載。實(shí) 現(xiàn)了對(duì)保溫瓶?jī)?nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)現(xiàn)采集，在LCD12864顯示屏顯示，繼電器對(duì)加熱電路進(jìn)行控 制。基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，具有很大的實(shí)用性。
[0051]上述方案的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用的實(shí)用新型。 熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)實(shí)施方案做出各種修改。因此，本實(shí)用新型不限 于上述實(shí)方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的方法，不脫離本實(shí)用新型范疇所做出的 改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于STM32的保溫瓶控制裝置，包括設(shè)置在保溫瓶上用于控制保溫瓶控制開(kāi)關(guān) 通斷的繼電器（1)，其特征在于：主控芯片（2)-輸出端連接繼電器（1)且控制繼電器的開(kāi) 閉，設(shè)置在保溫瓶上的溫度采集器(3)與主控芯片（2)的輸入端連接，帶字庫(kù)的液晶顯示屏 (4)與主控芯片(2)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于STM32的保溫瓶控制裝置，其特征在于:所述帶字庫(kù) 的液晶顯示屏(4)采用LCD12864型號(hào)，帶背光，內(nèi)置了 16X16的點(diǎn)陣、128個(gè)字符以及64X256 點(diǎn)陣顯示RAM，單片機(jī)接口采用并行或串行的方式來(lái)控制。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于STM32的保溫瓶控制裝置，其特征在于:所述主控芯 片（2)采用STM32F103ZET6作為主控芯片。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于STM32的保溫瓶控制裝置，其特征在于:所述溫度采 集器(3)采用DS18B20模塊。
【文檔編號(hào)】G05D23/20GK205594474SQ201620044445
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年1月18日
【發(fā)明人】張文莉, 吳欽木
【申請(qǐng)人】貴州大學(xué)