基于单片机的水位水温控制系统案例.docx

单 片 机 课 程 设 计 题 目 基于单片机的水位水温控制系统姓 名 _______________学 号 ______指导教师 _______成 绩 __________________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 红外对管目录摘要i目录i引言- 1 -1课题背景- 1 -2课题研究意义- 1 -第一章 系统功能要求- 2 -课程设计题目- 2 -第二章 设计方案论证- 3 -2.1温度控制系统方案讨论- 3 -2.2水位控制系统方案讨论- 3 -2.3显示系统方案讨论- 3 -第三章 系统硬件电路的设计- 4 -3.1单片机最小系统- 4 -3.1.1单片机- 4 -3.1.2时钟电路- 6 -3.1.3复位电路- 7 -3.1.4电源- 7 -3.2水位检测系统电路设计- 8 -3.2.1水位传感器红外对管介绍- 8 -3.2.2水位检测电路图- 8 -3.3水温检测系统电路设计- 10 -3.3.1单线数字温度计DSl8B20介绍- 10 -3.3.2 温度计算- 10 -3.3.3 DSl8B20的时序- 11 -3.3.4 DS18B20与电路相连- 13 -3.4显示系统电路设计- 13 -3.5报警系统设计- 14 -3.6继电器驱动电路设计- 15 -第四章 系统程序的设计- 16 -4.1 系统硬件开机自检程序设计- 16 -4.2 系统自动上水程序设计- 16 -4.3系统按键程序设计- 17 -4.4水温水位交替显示流程图设计- 18 -第五章 调试及性能分析- 19 -5.1软件调试- 19 -5.2仿真结果- 19 -参考文献- 20 -附件- 21 -附件一 设计总电路图- 21 -附件二 水位水温控制系统源程序- 22 -引言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。 2课题研究意义早期温度和水位的参数控制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。系统功能要求课程设计题目本次单片机课程设计我的设计题目是《基于单片机的水位水温控制系统》第二章 设计方案论证2.1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2.1　DS18B20温度传感器（防水）2.2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，