单片机水位水温控制系统设计VIP

摘要 该水温水位控制主要由 码管和报警系统组成。该系统能够实时显示测量水箱内实时温度，并以数码管显示屏的形式告知使用者。同时还能对水位进行实时监控，水位不足或者已满都可以让使用者得知，当水位已满时就会报警，提醒使用者及时关闭加水阀门。 关键词： 片机 温度 控制 水位 控制 by CM 302. CD of or is 目录 前言 . 4 一、 总体设计 . 5 二、 硬件设计 . 5 度传感器 . 5 主要特性： . 5 外形 . 6 要的数据部件 . 6 源供电方式电路图 . 6 位传感器 . 7 理图 . 7 明使用 . 8 鸣器电路 . 9 三、 软件设计 . 9 四、 整体设计 . 9 位 . 10 温 . 10 五、 系统调试 . 11 六、 总结 . 11 七、 参考文献 . 11 八、 附录 . 12 前言 单片机的应用技术是一项新型的工程技术，特别是随大规模集成电路的产生而飞速发展。目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高。可靠性高、性能价格比高、开发较为容易，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、设备自动化等诸多领域极为广泛的应用，都可见到单片机的踪影。 目前市场上太阳能热水器的控制系统大部分都存在着或多或少的缺点：成本较高，操作复杂，控制不方便等。 本设计中采用美国 导体公司出 产智能温度传感器 为检测元件，测温范围为 25 摄氏度 ， 最大分辨率可达 氏度，可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和好使用的特点。 本设计的水位传感器电路，省去了传统的 A/D 转换器，操作简单，控制方便。 我们在日常的太阳能热水器的使用中，很少能预测出当时水温的高低，还有在给太阳能热水器补给水源时，其水位具体什么时候能够加满也未能知晓，这就大大浪费了水资源，也给日程生活添加了不必要的开支，我在课程设计中基于单片机 89知使用者热水器的即时温度，还能通过报警的模式告知使用者热水器储蓄罐已满，从而达到了节约水源，方便大众的目的。同时，也能告知使用者当时的日期和时间。 此次课程设计中设计了一个简易的测量太阳能热水器水温，水位的装置，并能通过报警的形式告知使用者水位已满请关闭，我相信经过进一步的加工，一定会很好的运用到我们日常的生活中。 一、 总体设计 通过水位、水温传感器进行对温度计水位的采集，温度直接通过 不用进行 A/D 转换，二采用四芯的水位传感器需在程序中才用 A/的转换。然后在数码管上显示出来，当水位 到达最低、最高水位时，就开始报警。当温度超过预设的温度时，也要发出报警。 二、 硬件设计 度传感器 主要特性： （ 1）电压范围 较 宽，电压范围： （ 2）单线接口方式， 与 单片机 连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 双向通讯。 （ 3） 持多点组网功能，多个 以并联在唯一的三 条线上，实现组网多点测温。 （ 4） 测 温范围 55 125 ，在 +85 时精度为 ，精度较高。 （ 5）可编程的分辨率为 9 12 位，对应的可分辨 的 温度分别为 、 、和 ，可实现高精度测温。 单 片 机 水位采集 温度采集 报警系统 显示系统 （ 6）在 9 位分辨率时最多 能 在 把温度转换为数字， 12 位分辨率时最多在 750把温度值转换为数字，速度更快。 （ 7）测量结果直接输出数字温度信号，以 一线总线 串行传送给 时可传送 验码，具有极强的抗干扰纠错能力。 （ 8）负压特性：电源极性接反时，芯片不会烧毁，但不能正常工作。 外形 1 地信号 2 数据输入 /输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 3 可选择的 脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 要的数据部件 个主要的数据部件： （ 1）光刻 的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该地址序列码。 64 位光刻 排列是：开始 8 位（ 28H）是产品类型标号，接着的 48位是该 后 8位是前面 56 位的循环冗余校验码（ 8+4+1）。光刻 各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个 目的 。 （ 2） 的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 式表达，其中 部结构主要由四部分组成： 64位光刻 度传感器，温度报警触发器 置寄存器。 源供电方式电路图 （ 1） 生电源 供电方式电路 生电源供电电路，如图 5 所示 ， 要想 让 行精确的温度转换， I/O 线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个 几个温度传感器挂在同一根 I/O 线上进行多点测温时，靠上拉电阻 是 无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误 差极大。因此，图 6 电路只适用于单一温度传感器测温， 也 不宜采用电池供电 ，并且电源电压必须是 稳压 5V。 当电源电压下降时，会使测量的误差变大。 图 5 生电源供电电路 图 6 部供电单点测温电路 （ 2） 外部电源供电方式 部供电单点测温电路 ，如图 7 所示 ， 部供电多点测温电路 如 图 6 所示。 此时 I/O 线不需要强上拉电压，同时在总线上可以挂接多个感器，组成多点测温系统。但要注意在外部供电的方式下， 脚不能悬空，否则读取的温度总是 85 。 位传感器 理图 明使用 4芯接口说明， 4芯是四根线，其中二根接水位，二根接水温。 水位是四个电阻串联，从 下到上依次是 30K， 10K， 10K， 10K。 对应电极从下到上分别是：公共极 ,20%电极 ,50%电极 ,80%电极 ,100%电极 水温是一个 10敏电阻。 25摄氏度是电阻为 10K。 测量传感器好坏最简单的方法是测量阻值，使用万用表电阻档 。 4根线，找 2根测量如果电阻无穷大，换其中一根线，直到有阻值，阻值在 60K 左右是水位，阻值在 10K 左右是温度，测试水位一组线，一根表笔接公共电极，一根表笔接水位电极，依次测量阻值 如果阻值不对，就说明有开路，短路 等，机器就不会正常工作 鸣器电路 蜂鸣器俗称喇叭 （如图 8）， 是广泛应用于各种电子产品的一种元器件，它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。 蜂鸣器通常工作电流比较大，电路上的 要增加一个电流放大的电路才可以。蜂鸣器由振荡器、磁铁、振动膜片以及外壳等组成，接通电源后，振荡器产生音频信号，电流通过电磁线圈使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 当 极管截止 ,没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声，极管导通，这样蜂鸣器中 就有电流流过，就会发出声音因此，可通过程序来控制蜂鸣器的声音大小。 Z 4图 8 蜂鸣器 电路 图 三、 软件设计 本设计的基本运行步骤是： 接通电源温度传感器开始工作， 数码管 显示出温度 与，当 向水箱中倒入水后，到达第一个水位时此时数码管上显示直至到达水箱的顶部，并且蜂鸣器报警，提醒用户水已满，关闭水阀，从而完成了对水位的控制。 示响铃警报端口 通过判断是否导电，来检测水位所在，满水后达到报警目的，并断开注水连接，使蜂鸣器报警。 四、 整体设计 位 温 五、 系统调 试 本设计 采用 译器进行源程序编译及仿真调试， 同时用 件电路制作完毕，用万用表检测有无短路开路等现象，确定硬件电路 没有错误时 ， 用 运行程序进行调试。 由于初次使用 件，在程序设计过程中遇到很大难题，通过询问老师和查阅网络，得到相关信息，在同学的共同学习下，更深的了解了该元件的使用方法和相关编程方式，并成功的运用到电路中。 六、 总结 经过这么长时间来不懈的努力与奋斗，我终于在老师的指导下完成了我的设计，本设计除了具有测量 太阳能热水器水温水位的功能，还具有显示日期，时间，星期等的附加功能。虽然它还有很多需要完善的地方，在这次作品设计的过程中学到了很多东西，使我明白了很多书本上的东西不通过具体的实践是不能够领会其中的精髓的，我们必须通过自己的亲手实践，去经历失败了才能对所学知识达到真正的掌握。理论必须联系实际，而实践是检验真理的唯一标准，我真正的懂得了这句话的真谛。在我以后的工作和生活中，我从此可以汲取很多经验，凡事都要自己去动手，去实践一下，遇到困难，永远不要丧失一颗胜利的心，有耐心，有信心，有细心，有恒心，有虚心，只有这样 ，我才会在逆境中不断前进，不断充实自己！ 七、 参考文献 1赵建领编著 路设计与制版宝典 子工业出版社， 2007 2程远东，曾宝国主编 北京：科学出版社， 2011 3王秋爽，曾昭龙编著 北京：机械工业出版社， 2008 4凌阳科技编著 6位单片机开发实例 京航空航天大学出版社，2006 5黄智伟编著 北京：北京航空航天大学出版社，2011 6吴少军，刘光斌编著 原 理、器件与应用 民邮电出版社， 2003 7张金主编 00例（第 2 版） 子工业出版社 ,2012 8零点工作室编著 004 电路设计 子工业出版社，2006 9王振红，张常年编著 北京：化学工业出版 社， 2010 10张大明主编 北京 :机械工业出版社 ,2007 11赵文博，刘文涛 51程序设计 M北京：人民邮电出版社 2006. 12胡 乾斌 M（第二版） 中科技大学出版社 137 996. 14马琨 气时代 1） . 15何立民 M京航空航天大学出版社，2001. 16陈家胜 电子技术， 2000,27（ 10）： 八、 附录 水位 #包涵 文件 */ #定义无符号浮点数 */ #*定义无符号长整型量 */ #*/ ; /* 换启动 */ i);/*定义各位的计算 */ ; /*定义延时程序 */ ,); /*定义显示程序 */ 23;/*定义位 */ E=; 25; 0=; 1=; 2=; 3=; 37; =0*一维数组， 0123456789*/ s; a,b,c,d,m,n,t,tx,y,m,X,h;/*定义各个变量 */ 1,2t,*/ *主程 序 */ ) ; 0; /*读数据 */ 1,3); /*/ *换 */ ; ; _; ; 0)1,3); ; a)/*将二进制转换成十进制计算 */ 1) ; a=; if(a=38&a=47&a=60&a=69) a=35; a; A1=00; /分出百，十，和个位 00; 2t/10; 2t%10; 1,3); /*/ ,)/*显示程序 */ 3&0P1=;/*点亮最高位 */ ; ; 3&0P1=;/*点亮最低位 */ ; ; /*/ *延时程序 */ m,n; m=10;m0;n=10;n0; /* */ /*/ m; m=500;m0; ; if(35| #Q=; 11; /温度数据口 20; /位选 1 21; /位选 2 22; /位选 3 23; /位选 4 13; 14; 15; /一号数据初始化 /一号数据初始化 =0 /共阳数码管 0 /*延时程序 */ m) /温度延时程序 m) i,j; i=m;i0;j=110;j0; /一号 始化 x=0; 1; /位 信端口 ); /稍做延时 0; /单片机将 低 0); /精确延时 大于 480Q = 1; /拉高总线 ); x= /稍做延时后 如果 x=0 则初始化成功 x=1则初始化失败 0); /二号 始化 x=0; 1; /信端口 ); /稍做延时 0; /单片机将 0); /精确延时 大于 480 1; /拉高总线 ); x= /稍做延时后 如果 x=0 则初始化成功 x=1则初始化失败 0); /* 一号 序*/ /*一个字节 */ i=0; 0; i=8;i0; 0; / 高电平拉成低电平时读周期开始 =1; 1; / 给脉冲信号 Q) 0 / ); /*一个字节 */ i=0; i=8; i0; 0; /从高电平拉至低电平时 ,写周期的开始 /数据的最低位先写入 ); /60 120时 1; =1; /从最低位到最高位传入 /*读取 前温度 */ a=0; b=0; t=0; ; / 跳过读序号列号的操作 / / 启动温度转换 ); / is ; /跳过读序号列号的操作 /读取温度寄存器等（共可读 9 个寄存器） 前两个就是温度 / ); a=; /读取温度值低位 / b=; /读取温度值高位 / b