基于单片机的水位水温控制新版系统.doc
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1、 编号 淮安信息职业技术学院毕业论文 题 目基于单片机水位水温控制系统学生姓名刘孟孟学 号41013302院 系电气工程系专 业电气自动化班 级410133指引教师 李瑞年 顾问教师 宋指宏二一五 年 十 月摘 要可编程控制器与单片机浮现大大提高了当代工业自动化限度,改进了产品工作性能。本次设计是对水温水位控制系统智能化改进,采用单片机对其水温水位参数进行控制,提高了电器工作稳定性,同步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控制精度,对水位控制构造简朴,易于实现,具备很强现实应用价值。本设计温度传感器采用DS18B20,DS18B20是美国Dallas公司生产一线数字式温度计芯
2、片,当前已完全取代DS1820。它具备构造简朴,不需要外接元件,采用一根I/O数据线既可以供电又可以传播数据、并可以设有顾客设立温度报警界限等特点。本次设计主控制器采用Philips公司生产P89V51RD2单片机,P89V51RD2是惯用机型,功能强大,性能稳定。该产品可以广泛应用于各种环境,例如:铁路路基温度无线采集系统、水温实时检测系统、楼宇内温度监视系统等。虽然是对水温水位控制系统改进,但是这种智能化改进办法也可以应用到工业、生活各个水温和水位控制环境中去,对于其她有关参数控制改进也具备一定借鉴意义。本次基于单片机水温水位控制系统是一种改进性智能化产品,以其自身控制精度高、稳定性好和成
3、本低独特长处在此后将会由广泛实用价值,其基于单片机改进办法也具用广泛应用意义。核心词:单片机 DS18B20 水温水位控制AbstractThe appearance of BP PLC and PLC has greatly increased the modern industrial automation and improved the work performance of the product. The design of the water temperature control system is to improve the intellectualized. A mono
4、lithic integrated circuits is to control the level of parameter and improve the stability of the electrical work,and meantime,it introduced a number of the water temperature sensor for data collection,it also increases the control system to control the level of accuracy with a simple structure,which
5、 is easy to achieve and has great practical value. The design temperature sensors used DS18B20 which is a digital thermometer chip produced by the Dallas company and now completely replaced DS1820. Its simple and doesnt need the components. Just use a piece of I/O data line can not only supply the p
6、ower,but the data transmission. Moreover,it has a user setting,you can use it to set the alarm boundaries. The design of master controller used the Philips companys P89V51RD2 monolithic integrated circuits,which is the usual type. It has a powerful function and reliable performance. It can be widely
7、 used in various circumstances. Such as,railway system,the temperature of real-time testing system,the premises of the surveillance system and so on.Though it is a way to improve the water temperature control system,the intellectualized ways of improvement can also be applied to industrial,water and
8、 the level control of the environment. 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
9、 practical value. Whats more,its based on single ways of improvement have wide application meaning.Keywords:singlechip;water levels examination;water temperatures examination目 录摘 要IAbstractII第一章 系统设计方案讨论与选取11.1引 论11.2 系统设计方案选取11.3 系统总体设计方框图21.4水位控制系统设计方案讨论31.5水温控制系统设计方案讨论31.6 数据显示系统设计方案讨论41.7 报警系统设计
10、方案讨论4第二章 系统硬件电路设计52.1 单片机最小系统52.1.1 时钟电路72.1.2 复位电路82.1.3 串行下载口电路82.1.4 串行通信接口电路图92.2 显示系统设计92.2.1 TC1602A简介92.2.2 LCD1602与单片机连接图112.3 水位检测系统设计112.4 水温检测系统设计122.4.1 单线数字温度计DSl8B20简介122.4.2 温度计算132.4.3 DSl820工作过程及时序142.4.4 DS18B20与单片机硬件连接图162.5 报警系统设计172.6 继电器驱动电路设计172.7 电源电路18第三章 系统软件设计193.1 系统硬件开机自
11、检程序设计193.2 系统自动上水程序设计203.3 水温水位交替显示流程图设计213.4 系统按键程序设计22第四章 系统调试234.1硬件调试234.1.1调试环节234.1.2液位检测234.1.3温度检测244.2 软件调试244.2.1 Proteus仿真244.2.2 软件调试过程254.3系统联调25结 论28致 谢29参照文献30附录31 第一章 系统设计方案讨论与选取1.1引 论随着电子技术发展,人们生活质量提高,在当代社会中,水位和温度控制不但应用在工厂生产方面,也体现到了生活各个方面。酒店厂房及家庭生活中都会见到水位和温度控制影子,水位和温度控制将更好服务于社会,当前,单
12、片机控制器在从生活工具到工业应用各个领域,例如生活工具电梯、工业生产中现场控制仪表、数控机床等。特别是随着大规模集成电路产生,给人们生活带来了主线性变化,如果说微型计算机浮现使当代科学研究得到了质奔腾,那么可编程控制器浮现则是给当代工业控制测控领域带来了一次新革命。特别是用单片机控制器改造落后设备具备性价比高、提高设备使用寿命、提高设备自动化限度特点。当代工业设计、工程建设及寻常生活中经常需要用到水位和温度控制,初期水位和温度控制重要应用于工厂中,例如工厂中大型锅炉,必要实时掌握锅炉水位和温度,保证系统正常运营。现行水位和温度控制也已应用于生活当中,如人们寻常烧水用电热水器,当水位到一定限度或
13、温度到达所需值时,它都会给出相应提示以告诉人们。 因而,水温水位控制在改进人们生活质量中起到了非常重要作用。当前市面上电器种类繁多,它们都需要对其重要水位和水温参数加以控制,实现电器水温水位控制自动化。初期温度和水位参数控制时通过模仿电路实现,这种方式不但电路复杂,成本高,并且误差大,系统稳定性不好,单片机及微型计算机技术发展和应用有效地解决了这些缺陷,特别是传感器发展,更好提高了检测参数精度。选取基于单片机水温水位控制系统,是由于它不但在人们生活中具备明显意义,更重要是能系统地聚温度和水位参数于一身,对于更好掌握和结识单片机应用和传感器应用,系统地深刻结识自动控制实际应用,掌握复杂多子系统地
14、设计起到了很强锻炼作用。1.2 系统设计方案选取本系统是为电热水器水温水位控制系统而设计。在电热水器温控系统中,水温和水位传感器起着举足轻重作用。系统分析了耐高温电容式液位传感器分别检测水温和水位原理,以 AT89S51单片机为核心,实现对水温和水位、上水测量、显示、报警等功能,并以电磁阀、继电器为阀门开关全自动加热、上水。整个系统精度高,耐高温性强,易于调节,测试以便。测试成果表白,误差不大于2%,达到设计规定。方案:采用单片机控制,构造简朴,使用以便,成本低,性能稳定,温度误差只有0.5摄氏度。1.3 系统总体设计方框图为实现系统水位水温控制,依照系统设计功能规定,构造总体方框图如图1-1
15、所示。图1-1 总体系统方案图单片机控制电路接+5V直流电压源,继电器功率电路接另一种正五伏直流电压源,当电源接好后,就可以按下系统总电源开关,系统开始运营。一方面系统进行硬件电路开机自检,重要是检查DS18B20工作与否正常,显示屏与否正常工作,报警系统与否正常,在此同步TC1602显示屏同步显示系统状态,在此过程中顾客可以预置水位和水温,接下来开始检测容器中水位,与否低于下限水位,如果低于下限水位则开始自动上水至默认水位1000ml,然后进入水温水位交替显示正常状态,此时顾客可通过四个独立式按键进行水温水位设立,按下K4键,系统进入菜单式选取状态,显示屏上光标闪烁引导顾客进行选取操作,K2
16、、K3键用来选取设立项目,选取按下K1确认键后,开始进入自定义水温或水位设立,设立完毕后系统开始自动补偿水温或水位,完毕任务后又进入水温水位交替显示正常状态,系统这是会自动检测容器中水温水位,同步比较水温水位下限,进行及时水温水位补偿,如果容器中处在水位低而温度高状态,系统则会进行加水来减少水温温控上水动作,完毕后自动进入水温水位交替显示状态。每一次系统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,以便实用,通俗易懂。此系统是为多子系统综合性控制系统,设计过程中也是分块实现设计调试,最后进行综合实现。1.4水位控制系统设计方案讨论此系统要进行水温水位控制,立即想到是水温水位两个参数控制
17、,在温度传感器采用DS18B20之后,对于水位控制想到要运用水位传感器,而水位传感器是通过压力传感器变换过来,最多是浮球式液位传感器,并且此传感器合用温度范畴和测试精度也适合该设计系统,但此方案缺陷是价格非常昂贵;日后又考虑采用应用于电子秤中数字压力传感器,去测得整个容器中水变化和容器中液位换算关系,此想法基于电子秤,它可以测得一张纸重量,但是在实际应用中,考虑到容器氧化,容器内部水垢增多,并且容器外置也会产生整个容器重量变化,从而导致液位采集不精确,此压力传感器市场价格也比较昂贵,应用于此控制模型中也是一种挥霍,因而我自制了八根线将容器中液位提成了八个水位挡,通过和电源正极结合,运用水导电特
18、性,通过9012三极管等元件构成驱动电路电平转换,将液位数据输入P2口,通过单片机换算转换成了液位数据存入一种存储器单元,随时读取。该子系统能进行水位控制,运用自制八根导线对水位信息进行采集,并通过单片机P2口送入给单片机解决加工,通过显示屏显示,共有8个水位挡,从600ml到1300ml,100ml一种挡,可通过按键对水位进行设立,拟定后通过驱动继电器启动小型水泵予以加水到自定义水位同步检测下限水位,反馈水位信息给单片机进行解决并及时调节,使系统水位保持在一定范畴内。1.5水温控制系统设计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,电路构造复杂,并且也精度不高。图
19、1-2是DS18B204构造图,它只有三个引脚,一种数据引脚,此外两个引脚分别是接电源脚和地脚。它数据引脚可直接与单片机1位I/O相接,电路构造简朴,占用单片机资源少,精度高,并且成本低,并且防水。并且数据线自带电源可以供电而不需要外部电源,而如图1.2所示温度传感器外扩了很长导线更以便测量水位。因此DS18B20以其各方面长处作为温度传感器进行温度采样应用于此水温水位控制系统中很适当。 图1-2DS18B20温度传感器(防水)该子系统运用低功耗单线数字温度传感器DS18B20实现温度采样,将采样温度值通过单片机P0.7口送入单片机解决,然后实现水温控制,运用按键对水温值进行设立,按拟定键后,
20、通过驱动电路驱动继电器启动电热丝对水进行加温,能自动补偿温度到自定义温度,正常状况下显示水温同步检测下限温度,反馈温度信息并及时调节,使之保持温度在一定范畴内稳定。1.6 数据显示系统设计方案讨论为了能构造一种适合人机界面,在诸多显示屏件中TC1602液晶字符性显示屏非常适合运用于此控制系统当中,它功能特性也完全合用于此设计系统功能规定,也不会导致资源挥霍,因此就拟定TC1602作为本此设计系统显示屏件。为了配合显示屏件,就需设立按键,依照系统功能规定和单片机口线资源,为系统配制了四个独立式键盘,K1键为拟定键,K2和K3键作为光标移动和数据增减,K4键作为设立键。水位水温系统采用TC1602
21、液晶显示起能实时显示水温水位信息,按键操作时,采用菜单提示性显示,引导顾客进行操作,界面辨别率可调,字符清晰。1.7 报警系统设计方案讨论作为一种完整系统,免不了要设立报警装置,处在系统模型化考虑,采用蜂鸣器和二极管结合,随着着系统故障产生和动作产生,予以人以视觉和听觉提示,使之能通过各种方式掌握系统状态,并且此报警装置也比较经济实惠。该系统运用蜂鸣器和同步工作发光二极管实现能予以人视觉和听觉上系统故障报警和水温水位信息报警,以便及时掌握水温水位控制系统工作状况,系统自己不能解决就可以人工辅助解决,这样能让系统更好运营在稳定状况下。第二章 系统硬件电路设计2.1 单片机最小系统本设计采用P89
22、V51RD2单片机作为主控制芯片。P89V51RD2单片机简介如下:P89V51RD2是Philips公司生产一款80C51微控制器,包括64KB Flash和1024字节数据RAM。P89V51RD2典型特性是它X2方式选项。运用该特性,设计者可使应用程序以老式80C51时钟频率(每个机器周期包括12个时钟)或X2 方式(每个机器周期包括6个时钟)时钟频率运营,选取X2方式可在相似时钟频率下获得2倍吞吐量。从该特性获益另一种办法是将时钟频率减半来保持特性不变,这样可以极大地减少EMI。Flash程序存储器支持并行和串行在系统编程(ISP),ISP容许在软件控制下对成品中器件进行重复编程。应用
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