基于单片机的浴缸水位水温控制系统设计.docx

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基于单片机的浴缸水位水温控制系统设计

**师范学院

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信息工程学院

毕业设计〔论文〕附属过程管理材料

〔2013届〕

专业电子信息工程

学号0908**

学生**

**师范学院教务处印制

1.湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕选题审批表

2.湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕任务书

3.外文原稿（复印件）与译文

4.文献综述〔前言、主题、总结、参考文献〕

5.湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕开题报告

6.湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕中期检查报告

7.湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕指导教师审阅表

8.湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕评阅人评阅表

9.湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕硬件验收评分表

10.湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕答辩记录表

11.湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕答辩评分表

12.湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕评分表

13.湖州师范学院本科生毕业设计〔论文〕诚信承诺书

14.校级优秀毕业设计〔论文〕推荐表

湖州师范学院本科毕业设计〔论文〕选题审批表

学生

**

班级

0908**

设计〔论文〕选题名称

基于单片机的浴缸水位水温控制系统

选题理由及准备情况：

一、选题理由

温度控制是我们的日常生活中总会遇到的过程控制，很多的生产与生活过程都是以温度做为参考量。

例如当我们正在公共的澡堂洗澡的时候，经常会突然感觉水特别的凉和热，让人难以忍受，有的人就会很难受，以后就不愿意来而且抱怨这家澡堂，所以就会有人很想想出方法来改变这个现状。

温度检测和控制的准确性直接影响生产状况和产品质量。

因此,在很多工业现场，我们对温度测量和精度有着相当高的要求。

对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式、燃料、控制方案也有所不同。

在现代生活中已经有了越来越多的温度控制系统，如通过红外线遥控控制温度，或者是GSM来控制温度，当温度过高，则有GSM发送短信来提示，然后短信控制风扇的转速和风力，也可以通过GSM来进行报警等等。

高精度的恒温控制，可以将温度相对恒定的控制在一个值，用以满足高精度的工业要求。

也有自带因子的模糊温度控制，和基于单片机的模糊温度控制系统，可以到达稳态和网络可靠性优越的功能。

二、准备情况

一开始确定了毕业设计的思路之后，开始查找了各种温度传感器，语音芯片，89S52单片机，水位检测，液晶显示的资料，综合的进行了比较。

也对现在市场上的出现的温度控制系统进行了了解，从而完善了自己的毕业设计思路，完成了自己的初步设想。

采用DS18B20温度传感器测量温度，LCD12864显示温度，通过水位检测电路和温度控制电路，来到达将水位和水温控制在自己适宜的范围。

指导教师意见：

该题对现实生活的运用具有一定的可行操作性，涉及单片机多方面及本学科课程的知识内容，符合专业设计课题的悬疑要求，同意选题开题

指导教师〔签字〕**

2012年6月28日

教学院长意见：

教学院长〔签字〕

年月日

湖州师范学院

毕业设计〔论文〕任务书

学院

信息工程学院

专业

电子信息工程

班级

0908**

学号

37

**

毕业设计〔论文〕题目

基于单片机的浴缸水位水温控制系统

毕业设计〔论文〕进行起止日期

2012.6.30-----2013.4.14

毕业设计〔论文〕的内容及技术参数

本次设计的主要内容有温度测量，水位检测，温度控制，语音报警，液晶显示，温度上下限的控制。

温度传感器测量温度由于要测量水温，需要具备实时性和性价比，采用了DS18B20温度传感器。

DS18B20温度传感器的测量温度可以从-55℃°到125℃，温度精度误差0.5℃，可以直接输出温度值，抗干扰能力也很优越，测量水温尤其要注意防止液体腐蚀传感器外壳，在这点上,防水DS18b20更具优越性。

液晶显示主要是采用LCD12864，因为显示的量比较大,有当前温度；设定温度值，还要提示温度过高过低，在LCD1602或者数码管上并不能完全的实现。

它的工作温度可以在-20℃到70℃，可以兼容多数的单片机，而且接口简单，操作简单方便,在显示和硬件电路上都有优势，在性价比上也有不小的领先。

语音提示是采用ISD1420芯片ISD1420芯片采用CMOS技术，，可录放实际为8至20秒，音质好。

拥有边缘/电平触发两种放音控制和唯一的录音控制，电路简单。

毕业设计〔论文〕的要求

1、根据公布的毕业论文选题计划，结合自己具体情况在指导教师的指导下进行选题，在题目确定后必须尽早与指导教师一起，做好毕业论文的准备工作。

2、在毕业论文任务书下达后两周内，必须写出对毕业论文所选题目的意义和研究现状、研究目标和内容、研究方法和步骤、文献资料查阅情况等文献综述，填写《湖州师范学院毕业论文开题报告》交指导教师审阅。

3、必须认真独立完成毕业论文阶段规定的全部工作任务，充分发挥主动性、创造性和刻苦钻研精神，严禁弄虚作假，不得抄袭他人的毕业论文或已有成果。

4、要勇于创新，敢于实践，注意各种能力的锻炼和培养（如外语能力等）。

参阅外文文献资料不得少于3000个外文单词，并译成中文。

5、要尊敬指导教师，虚心接受指导，遵守纪律，保护公物。

如因不听指导造成的伤害或其他后果，均由学生本人负责。

6、撰写毕业论文时，做到条理清晰，逻辑性强，符合科技写作标准，并严格按照学校所规定的本科生毕业论文要求进行撰写、打印和装订。

毕业论文字数到达专业规定要求。

7、在答辩前一周，应将毕业论文交指导教师审核签字后，送交评阅教师评阅。

8、需提交完整的毕业论文两份，一份交指导教师保存，一份交学院保存。

毕业设计〔论文〕查阅的资料

[1]周秀明,曹隽,张春龙.基于DS18B20的单片机温度检测与调节系统设计[J].实验室科学,2011,14〔1）:

79-81.

[2]王梅红.基于单片机的温度控制系统设计与仿真[J],四川兵工学报,2012,33

（2）:

102-103

[3]张毅刚,彭喜元.单片机原理及应用设计[M].电子工业出版社,2010:

180-200

[4]吴健,侯文,郑宾.基于STC89C52单片机的温度控制系统[J].电脑知识与技术,2011,07（4）:

902-903.

[5]魏雅.基于AT89S52单片机红外遥控温度控制系统设计[J].陕西理工学院学报,2016,28（3）:

32-36.

[6]王起源,王索成,孙长龙.基于GSM和MSP430单片机的温度控制器设计[J].吉林化工学院学报,2011,28（5）:

58-61.

[7]陈伟,邢梅香.基于SOC单片机的模糊温度测控系统设计[J].化工自动化及仪表,2010,37（9）:

125-127.

[8]张小娟.带调整因子模糊温度控制器的研究[J].机械设计与制造,2012,2（19）:

19-21.

[9]朱悦,徐晓辉,宋涛,赵利军,王蒙.小型高精度恒温系统的研究[J].现代电子技术,2010,5（316）:

101-103.

[10]程汉湘,姚齐国.外冷器温差检测系统[J].自动化仪表,2003（24）:

29—32.

[11]陈晨.基于单片机的温控制器的设计[J].北京电力高等专科学校学报,2011,28（5）:

95.

[12]王一然.基于单片机的定时温控系统设计与研究[J].科学与财富,2010,（8）:

86.

[13]李君懿.基于PSTN的家用电器远程控制系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2008,（12）55-56.

[14]吴凌燕.基于AT89C52的实验室监控系统设计仪表技术[J].仪表术,2009

（2）:

3-5.

[15]Paul,J.M.Thomas,D.Bobrek.A.Scenario-orienteddesignforsingle-chipheterogeneousmultiprocessors[J].IEEEtransactionsonverylargescaleintegration（VLSI）systems,2006（8）:

30-34

[16]王海峰.基于AT89S52的数据采集系统[J].国外电子元器件,2008（4）:

17-20.

毕业设计〔论文〕进度安排

序号

毕业设计〔论文〕各阶段进度名称

日期

备注

1

完成选题，下达毕业设计任务书

2

查阅、收集、资料，了解毕业设计需要的硬件

3

完成文献翻译、文献综述、开题报告

12.18上交开题报告、文献综述

4

基本设计出浴室水温温度控制的主要功能的总体框架，对整个系统的实现过程有初步、系统地认识，总体思路基本明确。

5

完成系统设计，撰写毕业设计论文，完成实物测试

写完交指导老师修改和审阅、评阅老师评阅

6

上交毕业设计论文，毕业设计论文一次答辩

7

上交毕业设计论文，毕业设计论文二次答辩

～

指导教师〔签名〕**

学生〔签名〕**

开始执行任务日期2012年6月30

毕业设计〔论文〕——外文翻译〔原文〕

ANEMBEDDEDSINGLECHIPTEMPERATURE

CONTROLLERDESIGN

J.JayapandianandUshaRaniRavi

DesignDevelopment&ServicesSection,MaterialsScienceDivision

IndiraGandhiCentreforAtomicResearch,KalpaKama–603102.TamilNadu.India

ABSTRACT

ThispaperdescribesasinglechipembeddedtemperaturecontrollerdesignprogrammedinasingleProgrammableSystemonChip（PSoC）;amixedarraylogicconsistsofanalog,digitalanddigitalvirtualinstrumentcontrolprogramwritteninLabviewver.7.1,agraphicallanguage,providesuserfriendlymenudrivenwindowbasedcontrolpanel,interactswiththesinglePSoCchipdesignforsensingandcontrollingthetemperature.Thissimplecosteffectiveembeddeddesignfindspotentialapplicationinlaboratoryaswellasinindustries.ThisdeigncanalsobemadeasastandalonesystemwithoutPCbyprogrammingLED/LCDdisplayandkeypadattachmentmodulesinsamePSoCchip.

1.INTRODUCTION

Theadventofintelligentprogrammableembeddedsilicondesignsprovidestheabilitytoimplementanyrequiredhardwareprogrammaticallyforthedesignautomationinindustriesandlaboratories.Recenttrendinlaboratoryaswellasinindustrialautomationdesignsusesprogrammableembeddedcomponentsandapplicationsoftwareavailableinthemarketenablesthedesignerforuserfriendlycosteffectivedesignsolutionforanysystemautomation.Temperaturecontrollersareplayingvitalroleinindustriesandlaboratories.Toaccuratelycontrolprocesstemperaturewithoutextensiveoperatorinvolvement,atemperaturecontrolsystemreliesuponacontroller,whichacceptsatemperaturesensorsuchasathermocoupleorRTDasinput.Itcomparestheactualtemperaturetothedesiredcontroltemperature,orsetpoint,andprovidesanoutputtoacontrolelement.Thecontrollerisoneofthemajorpartsoftheentirecontrolsystem,andthewholesystemshouldbeanalyzedinselectingthepropercontroller.ThispaperdescribesanovelsinglechiptemperaturecontrollerdesignwithCypressMicrosystemsProgrammableSystemonChip（PSoC）.VirtualinstrumentcontrolprogramwritteninLabVIEWver.7.1interactswiththeembeddedPSoCdesignandsensesandcontrolsthetemperatureoffurnace/load.

2.PROGRAMMABLESYSTEMONCHIP（PSoc）

WhileSandinexpensiveinterfacetosensors,andmore.Cypress’System-Chip（PSoC）architectureoffersaflexible,economicalsolutionforawidevarietyofapplications.Thispaperhowninfig.1,itfeaturesfourmainareas:

PSoCcore,digitalsystem,analogsystem,andresourcesincludingin/outports.ThisarchitectureallowstheusertocreatecustomizeAlpheratzconfigurationsthatmatchtherequirementsofeachindividualapplication.TheUARTinterface,coupledwithconfigurableanaloganddigitalperipheralsmakestheCY8C27143trulyuniversalinitsconnectionstotheexternalworld.ThePSoCcoreincludes:

anM8Cmicrocontroller;32KBytesofprogramflashmemory;2KbyteofdataRAM;internal24oscillator;sleepandwatchdogtimer;general-purposeinput/outputpins（GPIO）allowinganypintobeusedasdigitalinputoroutput,andmostpinstobeusedasanaloginputsoroutputs.Everypincanbeusedasadigitaloranaloginterrupt.Thedigitalsystemismadeupof8digitalPSoCblocks.Eachblockisan8-bitresourcethatcanbeusedaloneorcombinedwithotherblockstoformperipherals.Possibleperipheralsinclude:

PWMs（8-to32-bit）;PWMswithdeadband（8-to24-bit）;counters（8-to32-bit）;UART8-bitwithselectableparity;SPImasterandslave;cyclicalredundancychecker/generator（8-to32-bit）;pseudorandomsequencegenerators（8-to32-bit）.ThesedigitalblockscanbeconnectedtoanyoftheGPIOthroughaseriesofglobalbuses.Thesebusesalsoallowforsignalmultiplexingandperforminglogicoperations.Theanalogsystemismadeupof12configurableblocks,eachcomprisinganopampcircuitallowingthecreationofcomplexanalogsignalflows.AnalogperipheralsarofthemorecommonPS0Canalogfunctionsare:

filters（2and4poleband-pass,low-pass,andnotch）;amplifiers（upto2,withselectablegainto48x）;instrumentationamplifiers（1withselectablegainto93x）;comparators（upto2,with16selectablethresholds）;DAC（upto2,with6to10-bitresolution）;andSARADC（uptotwo,with6-bitresolution）.Incombinationwiththedigitalblocks,additionalfunctionscanbecreated,including:

incrementalADCs（upto2,with6-to14-bitresolution）;deltasigmaADC（1,with8-bitresolutionat62.5ksps）.Theadditionalsystemresourcesprovideadditionalcapabilityusefulforthecompletesystemdesign.

.

Fig.1:

BlockdiagramofProgrammableSystemonChip（PSoC）internalblocks

3.VIRTUALINSTRUMENTPROGRAM

Virtualinstrument（VI）isanapplicationofgeneralpurposedigitalPCsforthemeasurementandcontrolofvariousphysicalvariables.TheVIprogrammimicsthecontrolprocesses,whichareinaremotearea,onthePCscreen.On-goingprocesscontrolautomationcanbevisualizedbytheexperimentalistthroughPCscreen.VIprogramprovidesinexpensiveandyetapowerfulplatformforthecontrolanddataacquisitionofprocessvariables.Theseprogramsareeasytoimplementwithgraphiclanguages（G-language）.The“G”languageimplementsthedataflowtechnique.Theusageof“G”languageprovideseasyinterfacingwithPCsundertheWindowsenvironment[2].The“G”languageprovidesbuilt-infunctionlibrariesforavarietyofapplicationrequirementsasgraphicpalettes,whichinturnsupportstherequiredDLLsforthefunctionstorununderwindowsenvironment.Usuallythe“G”languageVIprogramsconsistoftwoframesviz.,paneldiagramandfunctionaldiagram.Inthepaneldiagram,programmerscanassignvariouscontrolsandindicators（i.e.,inputandoutputvariables）.theirrequirementsandinthefunctionaldiagram,thedesignerscanimplementtherequired.

Fig.2:

PSoCdesignerscreenforsinglechiptemperaturecontroller

FunctionsavailableasafunctionlibraryinL