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基于STM32的智能饮水机的设计

智能饮水机是一种可以智能检测并精确控制水温、供水

量和水质的新型饮水设备。它不仅可以给人们带来舒适的

饮水体验，更可以保证饮用水的安全和健康。本文将介绍

一种基于STM32的智能饮水机的设计方案，包括硬件设计

和软件实现。

一、硬件设计

1.主控芯片选择

本设计采用了STM32F103C8T6作为主控芯片，它拥有高

性能的ARMCortex-M3内核，可以支持高速运算和实时控

制，同时拥有丰富的外设资源，如计时器、ADC、DAC等。

2.温控系统设计

本设计采用了DS18B20温度传感器和PWM电压调节器组

成的温控系统。DS18B20是一种数字式温度传感器，具有精

准度高、响应快等特点，能够精确监测水温，并将数据传

输给主控芯片进行处理。PWM电压调节器则能根据主控芯片

输出的PWM信号调节加热杆的功率，从而控制水温在设定

的范围内。

3.供水系统设计

本设计采用了电磁阀组成的供水系统，它能够根据主控

芯片输出的信号控制水泵的启停，从而实现精确的供水量

控制。同时，为了保证水质的安全和健康，供水系统还配

备了PP棉过滤器和紫外线杀菌器，能够有效地过滤较大的

杂质和杀灭水中的有害微生物。

二、软件实现

1.系统框图设计

本设计采用了分层结构的系统框图，如下图所示。

其中，底层驱动是硬件的底层驱动程序，主要包括

DS18B20驱动和电磁阀驱动；中间层为封装了主要控制逻辑

的应用程序，包括温控程序和供水程序；顶层为用户界面

程序，显示水温、供水量及水质信息等。

2.主要控制逻辑实现

（1）温控程序

温控程序是整个系统的核心，其主要工作流程如下：

①初始化DS18B20传感器，设置PWM电压调节器的初始

占空比。

②定时采集DS18B20传感器数据，并根据控制算法计算

温度偏差，并输出PWM信号控制加热杆功率变化。

③根据设定的温度范围控制加热杆的开关，保证水温在

设定范围内。

（2）供水程序

供水程序主要负责控制水泵的启停和监测水位，其主要

工作流程如下：

①初始化电磁阀驱动程序，并设置电磁阀初始状态。

②定时监测水位传感器数据，从而控制水泵的启停。

③根据设定的供水量，控制电磁阀的开关，保证供水量

的精确控制。

三、结论

本文提出了一种基于STM32的智能饮水机的设计方案，

包括硬件设计和软件实现。该设计方案采用了DS18B20和

PWM电压调节器组成的温控系统和电磁阀组成的供水系统，

并融合了智能算法和分层控制结构，能够实现精确的水温、

供水量和水质控制。