基于单片机的水位水温控制系统Word格式文档下载.doc
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WaterTemperature-LevelControlSystemBasedonSCM
学生姓名
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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 16
5.3系统按键程序设计 17
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 19
7.致谢 21
参考文献 22
湖北师范学院学士学位论文评审表
I
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
WaterLevelandTemperatureControlSystemBasedonMicrocontroller
Abstract:
Thecontrolsystemdesignedinthispaperconsistsofwaterlevel
controlmoduleandwatertemperature
controlmodule.Waterlevel
controlmoduleismainlycomposedofwaterlevel
detection,
buttonand
displaycircuits.
Watertemperature
controlismainlymadeupoftemperaturedetection,
displaycircuits.Thecontrolsystemdesigned
is
convenient,intuitiveandlowcosttomeasurethewaterlevel
andthewatertemperature,
whichisabettersolutionto
the
problem
of
engineeringapplications.
Keywords:
singlechip;
DS18B20;
photoelectricsensors;
Infraredtube
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2-2 DS18B20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CMOS8位单片机,片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes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4-2AT89C52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
端口。
在访问片外存储器时,它分时作低
位地址和
位双向数据总线用。
在EPROM
编程时,由
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。
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
位双向
口。
在
EPROM
编程和验证程序时,由它输入低
位地址。
P1
能驱动
4
个
LSTTL
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;
1
还相当于专用功能端T2EX
,即定时器
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
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
在对
编程和程序验证时,由它输入高
P2驱动4个
负载
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- 基于 单片机 水位 水温 控制系统