编号研究类型应用研究分类号学士学位论文（设计）
Bachelor’s Thesis
论文题目基于单片机的水位水温控制系统
作者姓名
学号
所在院系
学科专业名称电子信息科学与技术
导师及职称讲师
论文答辩时间
*******学士学位论文（设计）诚信承诺书
中文题目：基于单片机的水位水温控制系统
外文题目：Water Temperature-Level Control System Based on SCM
学生姓名学号
院系专业电子信息科学与技术班级
学生承诺
我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况。如有违规行为，我愿承担一切责任，接受学校的处理。
学生（签名）：
2012年5月10日
指导教师承诺
我承诺在指导学生毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，经过本人核查，该生毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为该生本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实
验数据的现象。
指导教师（签名）：
2012年5月10日
目录
诚信承诺书...................................................................................................................................... I 摘要. (1)
1．前言 (2)
1.1课题背景 (2)
1.2课题研究意义 (2)
2．系统设计方案讨论与选择 (2)
2.1系统总体方框图 (2)
2.2温度控制系统方案讨论 (3)
2.3水位控制系统方案讨论 (4)
2.4显示系统方案讨论 (4)
3．系统的工作原理 (4)
4.系统硬件电路设计 (5)
4.1单片机最小系统 (5)
4.2水位检测系统电路设计 (8)
4.3水温检测系统电路设计 (11)
4.4显示系统电路设计 (13)
4.5 报警系统设计 (15)
4.6 继电器驱动电路设计 (15)
5.系统软件设计 (16)
5.1 系统硬件开机自检程序设计 (16)
5.2 系统自动上水程序设计 (17)
5.3 系统按键程序设计 (18)
5.4水温水位交替显示流程图设计 (18)
6．系统的实物电路设计 (20)
7．致谢 (22)
参考文献 (23)
湖北师范学院学士学位论文评审表
基于单片机的水位水温控制系统
摘要：本文设计的控制系统由水位控制模块和水温控制模块组成。水位控制部分主要由水位检测、按键调整、水位控制和显示等组成。水温控制部分主要由温度检测、按键调整和显示等组成。本文设计的控制系统测量水位水温方便、直观，成本较低，较好地解决了工程应用问题。
关键词：单片机DS18B20 光电传感器红外对管
中图分类号：TP27
Water Level and Temperature Control System Based on Microcontroller Abstract:The control system designed in this paper consists of water level control module and water temperature control module. Water level control module is mainly composed of
water level detection, button and display circuits. Water temperature control is
mainly made up of temperature detection, button and display circuits. The control
system designed is convenient, intuitive and low cost to measure the water level and
the water temperature, which is a better solution to the problem of engineering
applications.
Key words: singlechip; DS18B20; photoelectric sensors; Infrared tube
基于单片机的水位水温控制系统
1．前言
1.1课题背景
随着电子技术的发展，人们生活质量的提高，在现代社会中，水位和温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了生活的各个方面。酒店厂房及家庭生活中都会见到水位和温度控制的影子，水位和温度控制将更好的服务于社会目前，单片机控制器在从生活工具到工业应用的各个领域，例如生活工具的电梯、工业生产中的现场控制仪表、数控机床等。尤其是用单片机控制器改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点。
现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到水位和温度控制，早期水位和温度控制主要应用于工厂中，例如工厂中的大型锅炉[1]，必须实时的掌握锅炉的水位和温度，确保系统的正常运行。现行的水位和温度控制也已应用于生活当中，如人们日常烧水用的电热水器，当水位到一定限度或温度到达所需值时，它都会给出相应的提示以告诉人们。
1.2课题研究意义
早期温度和水位的参数控制【2】是通过模拟电路实现的，这种方式不仅电路复杂，成本高，而且误差大，系统的稳定性不好。单片机及微型计算机技术【3】的发展和应用有效地解决了这些缺点，特别是传感器的发展，更好的提高了检测参数的精度。选择基于单片机的水温水位控制系统，是因为它不仅在人们生活中具有显著的意义，更重要的是能系统地聚温度和水位参数于一身，对于更好的掌握和认识单片机的应用和传感器的应用，系统地深刻认识自动控制的实际应用，掌握复杂的多子系统地设计起到了很强的锻炼作用。
2．系统设计方案讨论与选择
2.1系统总体方框图
为实现系统的水位水温控制，根据系统的设计功能要求，构造总体方框图如图2-1所示。
图2-1系统总体方框图
2.2温度控制系统方案讨论
如果采用热电阻，电路需接A/D转换电路，由单片机换算出实际温度，电路结构复杂，而且也精度不高。图2-2是DS18B20[4]的结构图，它只有三个引脚，一个数据引脚，另外两个引脚分别是接电源脚和地脚。它的数据引脚可直接与单片机的1位I/O相接，电路结构简单，占用单片机的口线资源少，精度高，而且成本低，并且防水。并且数据线自带的电源可以供电而不需要外部电源，而如图2-2所示的温度传感器外扩了很长的导线更方便测量水位。所以DS18B20以其各方面优点作为温度传感器[5]进行温度采样应用于此水温水位控制系统中很合适。
图2-2DS18B20温度传感器（防水）
2.3水位控制系统方案讨论
此系统要进行水温水位控制，在温度传感器采用DS18B20之后，对于水位的控制不假思索的想到要运用水位传感器，经过几天的资料搜集，发现有的水位传感器是通过压力传感器变换过来的，也有的是浮球式液位传感器，而且此传感器的适用温度范围和测试精度也适合该设计系统，但此方案的缺点是价格非常昂贵，后来通过指导老师指导，她建议我用光电传感器，经过查询资料我最终选择了用红外对管来测量水位，红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点，非常适合用于液位检测[1]。
2.4显示系统方案讨论
为了能构造一个适合的人机界面，在诸多的显示器件中LCD1602的液晶字符性显示器非常适合运用于此控制系统当中的，它的功能特性也完全适用于此设计系统的功能要求，也不会造成资源的浪费，所以就确定LCD1602作为本此设计系统的显示器件。
3．系统的工作原理
单片机的控制电路接正五伏的直流电压源，当电源接好后，就可以按下系统的总电源开关，系统就开始运行。首先系统进行硬件电路的开机自检，主要是检查DS18B20工作是否正常，显示器是否正常工作，报警系统是否正常，在此同时LCD1602显示器同步显示系统状态。在此过程中用户可以预置水位和水温，接下来开始检测容器中的水位，是否低于下限水位，如果低于下限水位则开始自动上水至默认水位，然后进入水温水位显示的正常状态。此时用户可通过三个独立式按键进行水位，水温的设置，按下K1键系统进入菜单式选择状态，显示器上光标闪烁引导用户进行选择操作，K2、K3键用来增减水位或温度设定值，设置完成后系统开始自动补偿水温或水位，完成任务后又进入水温水位交替显示的正常状态，系统这时会自动检测容器中的水温水位，同时比较水温水位的下限，进行及时的水温水位补偿，完成后自动进入水温水位的交替显示状态。每一次系统的动作都配合听觉和视觉感受，使整个系统实现了人性化设计，方便实用，通俗易懂。
4.系统硬件电路设计
4.1单片机最小系统
本设计采用AT89C52单片机作为主控制芯片。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取器（RAM）,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash[6]存储单元，功能强大的AT89C52单片机适用于许多较为复杂控制应用场合。
AT89C52单片机最小系统图如图4-1所示。
图4-1单片机最小系统（单片机，时钟电路，复位电路，电源）
4.1.1单片机
它由 CPU 、存储器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定时 / 计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。图4-2为AT89C52的引脚图[7]。
图4-2 AT89C52的引脚图
输入 / 输出引脚 P0、P1、P2、P3的功能介绍：
1）P0 口（P0.0-P0.7）：P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。在访问片外存储器时，它分时作低 8 位地址和 8 位双向数据总线用。在EPROM 编程时，由 P0 输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。验证程序时，要求外接上拉电阻。 P0 能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL 负载。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
2）P1口（P1.0-P1.7（1-8脚））: P1口是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在 EPROM 编程和验证程序时，由它输入低 8 位地址。 P1 能驱动 4 个 LSTTL 负载。在AT89C52 中， P1. 0 还相当于专用功能端 T2 ，即定时器的计数触发输入端； P1. 1 还相当于专用功能端T2EX ，即定时器 T2 的外部控制端。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。
3）P2口（P2.0-P2.7（21-28脚））：P2也是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平。在访问外部存储器时，由它输出高 8 位地址。在对 EPROM 编程和程序验证时，由它输入高 8 位地址。 P２驱动4个 LSTTL 负载。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX @RI指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器SFR区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。
4）P3口（P3.0-P3.7（10-17脚））：P3口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O口。
P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，
它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输
出电流（IIL）。 P3口除了作为一般的I/O口线外，P3口还接收一些用于Flash闪速存储器
和程序校验的控制信号，重要的用途是的第二功能，如表4-1。
表4-1 AT89C52的P3口特殊功能
口管脚备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（定时/计数器0外部输入）
P3.5 T1（定时/计数器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
4.1.2时钟电路
时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时
序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进
行工作。
XTAL，输出端在MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚1
XTAL，在芯片的外部跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个为引脚2
稳定的自激振荡器。此电路采用12MHz的石英晶体，时钟电路如图4-3所示。
图4-3时钟电路
4.1.3复位电路
复位是单片机的初始化操作。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错
或操作错误是系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。
RST引脚是单片机复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24
个振荡周期（即2个机器周期）以上，若使用频率为12MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4 s才能完成复位操作。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的。在本设计中采用了上电自动复位方式，其复位电路如下图4-4所示。
图4-4复位电路
4.1.4电源
单片机工作时需要供5v的直流电压，考虑到下载程序到硬件电路上时可以通过接口供电，如是设计了如图4-5电源所示。
图4-5电源电路
4.2水位检测系统电路设计
4.2.1水位传感器红外对管介绍
人们习惯把红外线发射管和红外线接收管称为红外对管[5]。其内部结构如图4-6所示，图中左边的四个白色的是红外发射管，管芯中央凹陷，类似聚光罩的形状，图中右边是红外接收管，管芯中央的平台上有红外感光电极。红外对管的两引脚1长1短，长引脚是正极，和普通发光管相同。
图4-6红外对管
接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。
4.2.2水位检测电路图
图4-7四对红外对管测量水位电路图
图4-7中的LM324为四运放集成电路[8]，采用14脚双列直插塑料封装，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，lm324工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。在水位检测系统中我们有四对红外对管要和单片机相连，但由于红外对管的电阻会随着光强变化而产生变化，送给单片机高低电平信号就可能不受控制，于是我们在红外对管的输出端连接一个比较器，将其输出电压控制在一定范围内，然后由比较器将电平信号反馈给单片机，由单片机做出相应指示。另外还有一点就是之所以将运放正向输入端分压加上滑动变阻器是因为接受管暗电阻会随着与发射管之间的距离变化而变化，所以加上滑动变阻器方便调整。
将某一对红外对管单独画出来，就能更好的说明，在此加入运放的作用和好处，如图4-8所示。
图4-8一对红外对管模拟测量参数
图4-8中运算放大器的正向输入端接分压电阻端，方向输入端连接接收管，当没有水的时候，接受管能接受到红外光所以电阻阻值很小，所以分压小，此时正向电压大于反向电压时，由于运放放大倍数无穷大，运放输出端此刻只能输出正向电压，即给单片低电平信号，那么没有水的时候送给单片机的是低电平，反之则是高电平。
水位检测部分模型如图4-9所示。
图4-9水位检测部分模型
图4-9中的四对红外对管分别安装在不同的位置，由下至上四输出端口分别接单片机的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3口，当水位达到某一对红外对管的位置时，其运放的输出端口就向单片机输出高电平，因为有水淹没的时候红外接收管的暗电阻阻值几乎是无穷大，电路相当于断开，运放方向输出端电压接近于5V ，此时运放给单片机一个高电平信号。
4.3水温检测系统电路设计
4.3.1单线数字温度计DSl8B20介绍
DSl8B20[4]数字温度计提供9位(二进制)温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DSl8B20或从DSl8B20送出，因此从主机CPU 到DSl8B20仅需一条线（和地线）。DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源，这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DSl8B20的测量范围从-55摄式度到+125摄式度，增量值为0.5摄式度，可在l s(典型值)内把温度变换成数字。 4.3.2 温度计算
1） DS18B20用9位存贮温值度，最高位为符号位，如表4.1为DS18B20的温度存储方式，负温度S=1，正温度S=0。如：00AAH 为+85摄式度，0032H 为25摄式度，FF92H 为55摄式度。
表4-2 18B20用9位的温度存储方式
LS Byte
Bit 7
Bit 6
Bit 5
Bit 4
Bit 3
Bit 2
Bit 1
Bit 0
32 22 12 02 12- 22- 32- 42-
2）DS18B20用12位存贮温值度，最高位为符号位，如表3.2为DS18B20的温度存储方式，负温度S=1，正温度S=0。如：0550H 为+85摄式度，0191H 为25.0625摄式度，FC90H 为-55摄式度。
表4-3 DS18B20用12位的温度存储方式
LS
Byt e Bit 7
Bit 6
Bit 5
Bit 4
Bit3
Bit 2
Bit 1
Bit0
32 22 12 02 12- 22- 32- 42-
4.3.3 DSl8B20的时序
主机使用时间隙(time slots)来读写DSl8B20的数据位和写命令字的位。
MS Byt e
Bit 15 Bit 14 Bit 13 Bit 12 Bit 11 Bit 10
Bit 9
Bit 8
S
S
S
S
S
62 52 42
1）初始化
时序见图4-9。主机总线to时刻发送一复位脉冲(最短为480us的低电平信号)，接着在t1时刻释放总线并进入接收状态，DSl8B20在检测到总线的上升沿之后，等待15μs~60μs，接着DS18B20在t2时刻发出存在脉冲(低电平，持续60μs~240 μs)，如图中虚线所示。
图4-10初始化时序图
2）写时间隙
当主机总线t0时刻从高拉至低电平时，就产生写时间隙，见图4-11、图4-12，从t0时刻开始15μs之内应将所需写的位送到总线上，DSl8B20在t0后15μs~60μs间对总线采样。若低电平，写入的位是0，见图4-11；若高电平，写入的位是1，见图4-12。连续写2位间的间隙应大于1μs。
图4-11 写0时序图4-12写1时序3）读时间隙
见图4-13，主机总线to时刻从高拉至低电平时，总线只须保持低电平l 7μs。之后在t1时刻将总线拉高，产生读时间隙，读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效。t2距t0为15μs。也就是说，t2时刻前主机必须完成读位，并在t0后的60μs~ 120 μs内释放总线。
图4-13读时序
4.3.4 DS18B20与电路相连
图4-14 DS18B20与系统电路相连
图4-14中的温度传感器DS18B20是防水的因此可以用于测量水的温度，它只有三根连接线，1号引脚接地，3号引脚接电源，2号引脚通过与电阻相连分压后接单片机的P37口。
4.4显示系统电路设计
4.4.1 LCD1602介绍
液晶显示器1602（Liquid Crytal Display）简称LCD1602，其主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背部灯光构成画面。1602表示每行显示16个字符，共有2行。LCD的引脚介绍如下图4-15。
图4-15LCD1602引脚排列
它有16个引脚可与外界相连。其中：
1脚VSS：接地；
2脚Vdd：接＋5V电源；
3脚VO：对比度调整端，LCD驱动电压范围为Vdd～VO。当VO接地时，对比度最强；
4脚RS：寄存器选择端，RS为0时，选择命令寄存器IR；RS为1时，选择数据寄存器DR；
5脚R/W：读写控制端，R/W为1时，选择读出；R/W为0时，则选择写入；
6脚E[Enable]：使能控制端，E为1时，使能；E为0，禁止；
7脚～14脚D0～D7：数据总线；
15脚LED＋：背景光源，接＋5V；
16脚LED－：背景光源，接地。
其指令系统：
LCD1602A内有2个寄存器：一个是命令寄存器，另一个是数据寄存器。所有对LCD1602A的操作必须先写命令字，再写数据。指令系统如表4-4。
表4-4 指令系统
控制信号指令代码
功能RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 清屏
0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 软复位
0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 内部方式设置
0 0 0 0 0 0 1 D C B 显示开关控制
0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 位移控制
0 0 0 0 1 DL N F * * 系统方式设置
0 0 0 1 ACG CGRAM地址设置
0 0 1 ADD 显示地址设置
0 1 BF AC 忙状态检查
1 0 写数据MCU—LCD
1 1 读数据LCD—MCU
4.4.1 LCD1602与单片机的连接图
图4-16 LCD1602与单片机连接
LCD1602有16个引脚，其中8个数据引脚，一个使能控制端，一个读写操作控制端，一个寄存器选择端，这些引脚分别与单片机相关引脚相连。另外的引脚分别与地相连，在2和3脚之间加入滑动变阻器是为了调节显示屏的亮度，15脚上加入电容是避免当电阻滑过头的时候烧坏显示器。
4.5 报警系统设计
报警系统是由蜂鸣器和发光二极管构成，报警的时候蜂鸣器发出响声同时二极管发亮，其设计的硬件电路如图4-17所示。
图4-17报警系统电路
4.6 继电器驱动电路设计
为了给容器中水补偿温度和水位，就须通过继电器启动220V 交流电的电热丝和小型水泵，这样就须考虑设计一个继电器的驱动电路。其硬件电路图如图4-16所示。
D7IN4007
R181K
VCC
123
4
J
R19
JIDIANQI
12
JP4
HEADER 2
12
JP5PANG PANG
～220V
C28470uF
U5
OPTOISO1
Q199012
R211K
VCC
Q21
PNP R14
1K
D7IN4007
R181K
VCC
123
4
J
R19
JIDIANQI
PANG
C28470uF
U6
OPTOISO1
Q209012
R231K
VCC
Q22
PNP R22
1K
12JP6JIARE
图4-18 继电器驱动电路
5.系统软件设计
5.1 系统硬件开机自检程序设计
为了保证系统的正常运行，当系统开机后，即单片机上电复位开始运行后，需要对硬件各部分进行自动检查，如果正常，系统就可以继续往下执行，如果不正常就必须出错报警，以便人工修正，为系统的正常运行作好准备。
由于该系统主要是由水位检测、水温检测、显示部分组成，对于水位硬件电路的检测，由于此硬件电路的故障变化性太大，不便于在自检程序中表现，只能在后面的水位显示中表现出来，所以省掉；对于其他部分硬件电路只需要通过读出DS18B20检测到的温度即可表明，通常情况下DS18B20如果烧坏后，读出的温度一般为85度，如果线路的损坏，则程序不能往下执行，同时显示部分报错，报警系统响应。根据以上设计思想，自检程序设计框图如图5-1。
图5-1 自检程序流程框图
5.2 系统自动上水程序设计
当系统开机时须检查容器中的水位是否底于最低水位，若低于则自动上水到默认的第二水位线，自动上水程序如图5-2。
图5-2 自动上水程序框图
文献综述 题目基于单片机的温度控制 系统设计 学生姓名 X X X 专业班级自动化07-2 学号20070x0x0x0x 院（系） xxxxxxxxxxxxxxxx 指导教师 x x x 完成时间 2011年06月10日
基于单片机的温度控制 系统设计文献综述 1．前言 温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。而且随着现代工业的发展，人们需要对工业生产中有关温度系统进行控制，如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进行热处理，塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行实时监测和精确控制。而有很多领域的温度可能较高或较低，现场也会较复杂，有时人无法靠近或现场无需人力来监控。如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难达到生产工艺要求。且在很多热处理行业都存在类似的问题，所以，设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义。这时我们可以采用单片机控制，这些控制技术会大大提高控制精度，不但使控制简捷，降低了产品的成本，还可以和计算机通讯，提高了生产效率. 单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系统。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的
多片微机应用系统。 2．历史研究与现状 在工业生产温控系统中采用的测温元件和测量方法不相同，产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同，因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。 通常由位式或时间比例式温度调节仪控制的工业加热炉温度控制系统，其主回路由接触器控制时因为不能快速反应，所以控温精度都比较低，大多在几度甚至十几度以上。随着电力电子技术及元器件的发展，出现了以下几种解决的方案： （1）主回路用无触点的可控硅和固态继电器代替接触器，配以PID或模糊逻辑控制的调节仪构成的温度控制系统，其控温精度大大提高，常在±2℃以内，优势是采用模糊控制与PID 控制相结合，对控制范围宽、响应快且连续可调系统有巨大的优越性。 （2）采用单片机温度控制系统。用单线数字温度传感器采集温度数据,打破了传统的热电阻、热电偶再通过A/D 转换采集温度的思路。用单片机对数字进行处理和控制,通过RS - 232 串口传到PC 机对温度进行监视与报警,设置温度的上限和下限。其优势是结构简单，编程不需要用专用的编程器,只需点击电脑鼠标就可以把编好的程序写到单片机中,很方便且调试、修改和升级很容易。 （3）ARM(Advanced RISC Machine)嵌入式系统模糊温度控制。利用ARM处理器的强大功能，通过读取温度传感器数据，并与设定值进行比较，然后对温度进行控制。通过内嵌的操作系统μCLinux获得极好的实时性，并且通过TCP/IP协议能与PC机
水温控制系统（B题） 摘要 在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机和电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费。但是利用AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成的控制系统却能解决这个问题。单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，并显示于1602显示器上。该系统具有灵活性强，易于操作，可靠性高等优点，将会有更广阔的开发前景。 水温控制系统概述 能源问题已经是当前最为热门的话题，离开能源的日子，世界将失去一切颜色，人们将寸步难行，我们知道虽然电能是可再生能源，但是在今天还是有很多的电能是依靠火力，核电等一系列不可再生的自然资源所产生，一旦这些自然资源耗尽，我们将面临电能资源的巨大的缺口，因而本设计从开源节流的角度出发，节省电能，保护环境。 一、设计任务 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为 1 升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 二、要求 1、基本要求 （1）温度设定范围为：40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。 （3）能显示水的实际温度。 第2页，共11页
2、发挥部分 （1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （3）在设定温度发生突变时，自动打印水温随时间变化的曲线。 （4）其他。 一系统方案选择 1.1 温度传感器的选取 目前市场上温度传感器较多，主要有以下几种方案： 方案一：选用铂电阻温度传感器。此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好,但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻。选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：采用DS18B20温度传感器。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出远端引入。此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。 比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此选用方案三。 1.2温度显示模块 方案一：采用8个LED八段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。数码管具有低能耗，低损耗、寿命长、耐老化、对外界环境要求低。但LED八度数码管引脚排列不规则，动态显示时要加驱动电路，硬件电路复杂。 方案二：采用带有字库的12864液晶显示屏。12864液晶显示屏具有低功耗，轻薄短小无辐射危险，平面显示及影像稳定、不闪烁、可视面积大、画面
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
1 绪论 单片机应用发展迅速而广泛。在过程控制中，单片机既可作为主计算机，又可作为分布式计算机控制系统中的前端机，完成模拟量的采集和开关量的输入、处理和控制计算，然后输出控制信号。单片机广泛用于仪器仪表中，与不同类型的传感器相结合，实现诸如电压、功率、频率、湿度、流量、速度、厚度、压力、温度等物理量的测量；在家用电器设备中，单片机已广泛用于电视机、录音机、电冰箱、电饭锅、微波炉、洗衣、高级电子玩具、家用防盗报警等各种家电设备中。在计算机网络和通信、医用设备、工商、金融、科研、教育、国防、航空航天等领域都有着十分广泛的应用。 随着科技的发展，液位测量技术趋于智能化、微型化、可视化。本设计思想是用单片机做下位机，PC机做上位机，单片机和PC机相结合对水箱液位进行测量和监控。该设计要求具有一定的智能化，可操作性和稳定性好。 1．1 课题背景与研究意义 在工农业生产中，常常需要测量液体液位。随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也经常碰到需要进行液位控制的实验装置。 1．2 国内外研究现状及发展 液位测量的方法比较多，依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。 ●接触式测量法 接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触，从而获得测量参数的方法。
本方法所使用的电容通常由两块圆柱形极板或一个探极与罐壁构成。当液位不同时，电容器的介电常数就不同，故电容量也不同。在此基础上可以把电容量转化为电压、相移、频率、脉宽等物理量，再进行测量。 电容式液位测量装置通常结构简单、灵敏度高、稳定性好、动态响应快，适合于恶劣的工作环境，生产成本也不高；但电容液位测量器需要考虑温度补偿，且介质的成分、水分、温度、密度等不确定变化因素直接影响测量结果的准确性，另外检测电路比较复杂，尤其是检测微小电容量的变化。 ●非接触式测量法 非接触式测量法包括超声波法、调制型光学法、微波法等。其特点是测量手段并不采用浮子之类的固态物，而是利用声、光、射线、磁场等的能量。液位传感器不和被测介质接触，不受被测介质影响，也不影响被测介质，故适用范围广泛。特别是接触式测量装置不能适用的特殊场合，如高粘度、强腐蚀性、污染性强，易结晶的介质。 ●光纤测量法 光纤液位检测是近年来出现的一种新技术。根据光导纤维中光在不同介质中传输特性的改变对液位进行测量。 光纤液位测量有以下优点：精度高、灵敏度好、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好、检测现场无电、光路有抗扰性以及便于与计算机连接，便于与光纤传输系统组成网络等。 目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中，数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求，往往需要对大批数据进行记录，对其进行后期处理分析，实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。为了获得大批量的数据，得到可靠的分析资料，往往需要长期、多网点的监控记录。在液位测量这一领域中，如江河湖海、城市用水等方面，大量数据长时间，多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析，有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。
摘要 本温度设计采用现常见的89C51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。系统包括单片机模块、温度检测模块、水位检测模块和驱动电路设计四个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。 关键词： DS18B20数字温度传感器 89C51 水温水位
目录 一．概述 (3) 1.1课题研究的目的及意义 (3) 1.2技术指标 (3) 二．总体设计方案 (3) 三．详细设计方案 (3) 1.1温度检测系统 (3) 1.2水位检测系统 (5) 四．元件说明 (6) 1.1 工作原理 (6) 1.2单片机的选择 (6) 1.3温度传感器 (8) 1.4水位传感器 (11) 1.5 显示元件 (11) 五．硬件模块设计 (12) 1.1单片机模块设计 (12) 1.2温度检测模块 (13) 1.3水位检测模块 (14) 1.4 控制模块 (15) 1.5 驱动电路设计 (15) 六．软件设计 (16) 1.2 温度检测系统 (17) 1.3 水位检测系统 (18) 1.4 DS18B20主程序............................................ 错误！未定义书签。七．结论 (18) 八．参考文献 (18) 附录 (18) 单片机与显示器件连接图 (18) 系统软件源代码 (18)
一．概述 1.1课题研究的目的及意义 目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便登问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能。即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。鉴于此，我以89C51单片机为检测控制核心，采用数码管显示温度，设计了一种太阳能热水器微控制器，实现了温度和水位参数的实时显示，具有温度设定、水位控制功能。 1.2技术指标 设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。炉温可以在一定范围内由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。若测量值高于温度设定范围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。通过继电器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度范围内。 ⑴温度设定范围为0～99℃，最小区分度为1℃，温度控制的误差≤1℃ ⑵能够用数码管精确显示当前实际温度值 ⑶按键控制：设置键、加一键、减一键 二．总体设计方案 以89C51为主控制芯片，温度采集采用DS18B20温度传感器，通过外围电路来采集水位，用四位数码管显示当前的水温，用LED灯指示水位，并且通过键盘来输入所需控制的水温。并且当水温水位超于限制时启动报警系统。如图2.1总体设计方案图所示。 图2.1 总体设计方案图 三．详细设计方案 3.1 总体结构设计 方案一：测温电路的设计，可以使用DS18B20温度传感器利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集后，把采样得到的模拟信号送入ADC0809进行A/D转换读入单片机进行A/D转换后，通过串行口输入，就可以用单片机进
水温自动控制系统设计 摘要 水温自动控制系统在工业及日常生活中应用广泛，在生产中发挥着重要作用。实现水温控制的方法很多，如单片机控制、PLC控制等等。而其中用单片机控制实现的水温控制系统，具有可靠性高、价格低、简单易实现等多种优点。单片机用于工业控制是近年来发展非常迅速的领域，现在许多自动化的生产车间里，都是靠单片机来实现的。 温度是工业控制对象主要被控参数之一，在温度控制中，由于受到温度被控对象特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响，使得控制性能很难提高，有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量，因此设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 为了实现高精度的水温测量和控制，本文介绍了一种以Atmel公司的低功耗高性能CMOS 8位单片机为核心，以PID算法控制以及PID参数整定相结合的方法来实现的水温控制系统，其硬件电路包括温度采集、温度控制、温度显示、键盘输入以及RS232接口等电路。该系统可实现对温度的测量，并能根据设定值对温度进行调节，实现控温的目的。 关键词：AT89S52；温度控制；PT1000；PID
Design of Temperature Automatic Control System ABSTRACT The temperature is one of the mainly charged parameters which are industrial control targets. It is difficult to enhance the control performance due to the characteristics of the temperature charged object. Such as inertia, hysteresis and non-linear, etc…Its temperature control process will have a direct impact on the quality of the product in some technological process. Therefore it is absolute valuable to design a ideal temperature control system. In order to realize the high accuracy survey and control of water temperature. Systematic core is AT89S52, which is a low-power loss, high-performance 8-bit MCU of Atmel Company. The system unifies PID control algorithm and PID parameter tuning to control the water temperature. Its hardware circuit also includes temperature gathering, temperature control and temperature display, keyboard input and RS232 interfaces. The system can realize to survey the water temperature, and it can adjust the temperature according to the setting value. Keywords：AT89S52; temperature control; PT1000; PID
.. . … 1 概述 液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。在工业生产过程中，有很多地方需要对容器的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势: 1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。 2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。 3) 具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性 综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。单片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能克服这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制
液体液位是很好的选择。 目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多,着重生产实际的很少。在,新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚,在生产过程中需要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与开发。的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究,对理论、算法和成果的论文较少;在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就,尽管与其他国家比较尚有差距,但是,的高校、研究院所的最大的特点就是实际,与生产实际应用项目无关的问题基本不去考虑,主要考虑选取什么材料,测控什么物理量,优点是什么,与机器设备的通讯接口等等。 2 设计的基本任务和要求 2.1 基本功能 本设计是采用AT89C51单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的水体液位控制系统,在用液位传感器测液位的同时, CPU循环检测传感器输出状态,并用3位七段LED显示示液位高度,检测液位数据,实施报警安全提示,当水体液位低于用户设定的值时,系统自动打开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动关闭水泵或打开排水泵。 2.2塔水位控制原理 单片机水塔水位控制原理如图l所示，图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下．水位应控制在虚线围之。为此，在水塔的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C。用以反映水位变化的情况。其中，A棒在
《电子技术综合设计》 设计报告 设计题目：水温自动控制系统 组长姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 时间： 2016～ 2017学年第（1）学期 指导教师：陈烨成绩：评阅日期：
一、课题任务 设计并制作一个水温自动控制系统，对1.5L净水进行加。水温保持在一定范围内且由人工设定。 细节要求如下： 1.温度设定范围为40℃~90℃，最小分辨率为0.1℃，误差≤1℃。 2.可通过LCD显示屏显示温度目标值与实时温度。 3.可以通过键盘调整目标温度的数值。 二、方案比较 1.系统模块设计 为完成任务目标，可以将系统分为如下几个部分：5V直流电供电模块、测温模块、80C52单片机控制系统、键盘控制电路、温度显示模块、继电器控制模块、强电加热电路。通过各模块之间的相互配合，可以完成水温检测、液晶显示、目标值设置、水温控制等功能。 系统方框图如下：
2.5V直流电供电模块 方案一：直接用GP品牌的9v电池，然后接通过三端稳压芯片7805稳压成5伏直流电源提供给单片机系统使用，接两个5伏电源的滤波电容后输出。 方案二：通过变压器，将220v的市电转换成9v左右的交流电，变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波。要得到一个比较稳定的5v电压，在这里接一个三端稳压器的元件7805。 由于需要给继电器提供稳定的5V电压，而方案一中导致电池的过度损耗，无法稳定带动继电器持续工作，所以我们选用能够提供更加稳定5v电 源的方案二。 3.测温模块 经查阅资料,IC式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种： AD590：电流输出型的测温组件,温度每升高1 摄氏度，电流增加1μA，温度测量范围在-55℃～150℃之间。其所采集到的数据需经A/D 转换，才 能得到实际的温度值。 DS18B20：内含AD转换器，所以除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式(9 B i t ) 送出，因此线路连接十分简单，它无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据。它能够达到0.5℃ 的固有分辨率，使用读取温度暂存寄存器的方法还能达到0.0625℃以上精度，温度测量范围在-55℃～125℃之间，应用方便。 SMARTEC感温组件:这是一只3个管脚感温IC，温度测量范围在 -45℃～13℃，误差可以保持在0.7℃以内。 max6225/6626：最大测温范围也是-55～+125℃，带有串行总线接口， 测量温度在可测范围内的的误差在4℃以内，较大，故舍弃该方案。 本设计选用DS18B20感温IC，这是因其性能参数符合设计要求，接口简单，内部集成了A/D 转换，测温更简便，精度较高，反应速度快，且经 过市场考察，该芯片易购买，使用方便。 下面是DS18B20感温IC的实物和接口图片
基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。
3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路
单片机原理及系统课程设计 专业：自动化 班级：自动化1201 姓名: 王文玉 学号：201209005 指导教师：苟军年 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014年12月12日
基于单片机的水位控制系统设计 1 引言 单片机课程的学习，不仅要在课本上学到知识，更要在实际中得到锻炼。我认为要学好单片机这门课程，更重要的是要学会通过实践巩固学到的知识，只有把学到的知识通过实践不断体会理解，才能更好的掌握这门课程。本次课程设计我选择制作的题目是基于单片机的水位控制系统的设计，在此次课程设计中主要以水塔供水为例,进行设计介绍。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和C语言程序，并用Proteus软件仿真。 1.1 设计背景 水位控制系统是现今生活和工业一种比较实用的系统,其应用范围广泛,主要涉及水塔、水库和锅炉水位的控制等领域。以水塔供水为例,供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用电压控制水位,通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机工作状态，保证水位在正常范围内。 2 设计方案及原理 2.1通过水位变化上下限的控制方式 这种控制方式通过在水塔的不同高度固定不动的3根金属棒ABC，以感知水位的变化情况。A棒接+5V电源，B棒﹑C棒各通过一个电阻与地相连。利用51单片机为控制核心，设计成一个对供水箱水位能自动进行检测控制的系统。如果水塔水位处于警界低水位状态时，启动水泵,水泵开始正转，开始向水塔供水；如果水塔水位处于正常水位状态时,水泵停止工作，水泵停转；如果水塔水位处于警界高水位状态时，启动水泵,水泵开始反转，开始从水塔排水；供水系统出现故障时，自动报警；故障解除时，水泵恢复正常工作。 2.2水塔水位控制原理 在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C，用以反映水
基于单片机的电热水器水温水位控制系统设计 摘要 随着人们生活水平的提高，各种热水器的使用已相当普及。与之相配套的控制仪也相继问世。然而，目前市场上的各种热水器控制电路还与理想要求相差甚远。因此我设计了新型的热水器水温水位控制系统来满足于当今的需求，该热水器智能控制系统主要由 80C51单片机控制、DS18B20温度传感器、独立键盘、LED数码管和报警系统组成。该系统能测量并显示水温、设置水温范围，若水温不处于所设置的水温范围则报警，同时还能对水位进行设置及加水，先设置好需要加水的水位段数，单片机会根据这个数进行判断是否加水。通过软硬件调试使以上所述功能都能正常实现。 本次设计是对水温水位控制系统的智能化改进，采用单片机对其水温水位参数进行控制，提高了电器的工作稳定性，同时引进了数字传感器对水温进行数据采集，这样也就提高了系统的控制精度，以其自身的控制精度高、稳定性好和成本低的独特优点在今后将会由广泛的实用价值，其基于单片机的改进方法也具用广泛的应用意义。 关键词：单片机；DS18B20；水温水位控制
Electric Water Heater Water Temperature-Level Control System Based on SCM Abstract With the improvement of people's living standard, the use of various water heater is very popular. Control apparatus and the matched field. However, the current market on the various water heater control circuit and the ideal requirements differ very far.So i design a new type of water heater water level control system to meet the semand in nowdays. The design of solar water heaters intelligent control system is mainly composed of single-chip80C51,DS18B20 temperature sensor,an independent keyboard ,LED and alarm system.The system can measure and display water temperature ,set the range of water temperature,of the water temperature is not in the range of setting temperature is alarming.At the same time,you can set the water level and add water,first,need to set up the water level above the water,single-chip will determine whether add the water or not according to the number.Through hardware and software debugging,the above functions can be normal. For other related parameters, it also has a certain meaning using. The revivification of the water control system is an intelligent product. To its own control of high precision, stability and low cost of the advantages, in the future there will be a wide range of practical value.The design of the water temperature control system is to improve the intellectualized. A monolithic integrated circuits is to control the level of parameter and improve the stability of the electrical work, and meantime, What’s more, its based on single ways of improvement have wide application meaning. Keywords: singlechip; water level’s examination; water temperature’s examination 目录
数理和信息工程学院 《单片机原理及使用》期末课程设计 题目：基于单片机的水温控制系统 专业：电子信息工程 班级：电信041班 姓名：李海艳 学号：04610103 指导老师：余水宝 成绩： 目录 摘要 (4) 第1节课题任务要求 (5) 第2节总体方案设计 (5) 2.1 总体方案确定 (6)
2.1.1 控制方法选择 (6) 2.1.2 系统组成 (7) 2.1.3 单片机系统选择 (7) 2.1.4 温度控制 (7) 2.1.5 方案选择 (7) 第3节系统硬件设计 (8) 3.1 系统框图 (8) 3.2 程序流程图 (12) 第4节参数计算 (16) 4.1 系统模块设计 (16) 4.1.1 温度采集及转换 (16) 4.1.2 传感器输出信号放大 (17) 4.1.3模数转换 (18) 4.1.4 外围电路设计 (19) 4.1.5 数值处理及显示部分 (19) 4.1.6 PID算法介绍 (19) 4.1.7 A/D转换模块 (20) 4.1.8 控制模块 (21) 4.2 系统硬件调试 (21) 第5节 CPU软件抗干扰 (24) 5.1 看门狗设计 (24) 第6节测试方法和测试结果 (27) 6.1 系统测试仪器及设备 (27) 6.2 测试方法 (27) 6.3 测试结果 (27) 结束语 (29) 参考文献 (30) 基于单片机的水温控制系统设计 数理和信息工程学院 04电子信息工程1班李海艳 指导教师：余水宝 摘要： 本系统以AT89C51，AT89C2051单片机为核心，主要包括传感器温度采集，A/D模/数转换，按扭操作，单片机控制，数码管数字显示等部分。本系统采用
1 概述 液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势: 1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。 2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。 3) 具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性 综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。单片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能克服这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制液体液位是很好的选择。 目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多,着重生产实际的很少。在上海,新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚,在生产过程中需要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与开发。上海的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究,对理论、算法和成果的论文较少;深圳在研制新型
编号研究类型应用研究分类号学士学位论文（设计） Bachelor’s Thesis 论文题目基于单片机的水位水温控制系统 作者姓名 学号 所在院系 学科专业名称电子信息科学与技术 导师及职称讲师 论文答辩时间
*******学士学位论文（设计）诚信承诺书 中文题目：基于单片机的水位水温控制系统 外文题目：Water Temperature-Level Control System Based on SCM 学生姓名学号 院系专业电子信息科学与技术班级 学生承诺 我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况。如有违规行为，我愿承担一切责任，接受学校的处理。 学生（签名）： 2012年5月10日 指导教师承诺 我承诺在指导学生毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，经过本人核查，该生毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为该生本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实 验数据的现象。 指导教师（签名）： 2012年5月10日
目录 诚信承诺书...................................................................................................................................... I 摘要. (1) 1．前言 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2课题研究意义 (2) 2．系统设计方案讨论与选择 (2) 2.1系统总体方框图 (2) 2.2温度控制系统方案讨论 (3) 2.3水位控制系统方案讨论 (4) 2.4显示系统方案讨论 (4) 3．系统的工作原理 (4) 4.系统硬件电路设计 (5) 4.1单片机最小系统 (5) 4.2水位检测系统电路设计 (8) 4.3水温检测系统电路设计 (11) 4.4显示系统电路设计 (13) 4.5 报警系统设计 (15) 4.6 继电器驱动电路设计 (15) 5.系统软件设计 (16) 5.1 系统硬件开机自检程序设计 (16) 5.2 系统自动上水程序设计 (17) 5.3 系统按键程序设计 (18) 5.4水温水位交替显示流程图设计 (18) 6．系统的实物电路设计 (20) 7．致谢 (22) 参考文献 (23) 湖北师范学院学士学位论文评审表
基于单片机的水温控制系统设计 摘要 温度控制系统可以说是无所不在，热水器系统、空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等家电产品以至手持式高速高效的计算机和电子设备，均需要提供温度控制功能。本系统的设计可以用于热水器温度控制系统和饮水机等各种电器电路中。它以单片机AT80C51为核心，通过3个数码管显示温度和4个按键实现人机对话，使用单总线温度转换芯片DS18B20实时采集温度并通过数码管显示，并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态，如：温度设置、加热、停止加热等，整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。 关键词：单片机、数码管显示、单总线、DS18B20. Based Temperature Control System Abstract Temperature control system can be said to be ubiquitous, water heaters, air conditioning systems, refrigerators, rice cookers, electric fans and other home appliances as well as high-speed and efficient hand-held computers and electronic equipment are required to provide temperature control. The system design can be used for drinking water heater temperature control systems and other electrical circuits. AT80C51 microcontroller as the core of it, through the three temperature digital display and 4 keys to achieve man-machine dialogue, the use of single-chip bus temperature conversion temperature DS18B20 real-time acquisition and through the digital display and offers a variety of operating light to indicate system now live in the state, such as: temperature setting, heating, and stop heating, the entire system through the four buttons to set the heating temperature and control the operating mode. KEY WORDS：Microcontroller, digital display, single bus, DS18B20 绪论