水位水温检测系统的设计与制作要点

本科论文(设计)题目：水位和温度检测系统的设计与制造学院：物理和电子科学学院类别：名称：讲师：鲁玉合职称：教授完成日期：2014年5月25日水位和温度检测系统本系统的设计主要采用了STC89C52单片机，以及其他设备，如：单总线温度传感器DS18B20、三极管和少量上拉电阻、兼具串口和并口功能的LCD12864、发声器等。有必要制造能显示容器中水位和温度的小型仪器。该系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分还包括五个部分：单片机、DS18B20监控、三极管、上拉电阻装置、显示部分和声音报警装置。这种设计将使那些需要具有这些功能的水容器具有可行的仪器，这些仪器简单耐用、易于移动且价格低廉。关键词：芯片STC89C52；传感器DS18B20；语音提醒。内容导言-1-1.1背景-1-1.2研发前景-1-2设计水位和温度系统的目的和内容-1-2.1设计目的-1-2.2设计内容-2-3水位温度系统硬件分析-2-4硬件介绍-2-4.1主控芯片微控制器-2-4.2 DS18B20温度测量装置-4-4.3水位测量装置-6-4.4 12846温度测量装置-6-4.5发声装置-7-5硬件工作介绍-7-6软件简介-8-6.1模拟电路-8-6.2软件程序-9-6.3软件测试-9-7物理和功能检查-10-8摘要-11-参考文献-12-水位和温度检测系统- 13 -谢谢你-14-介绍1.1背景近年来，由于科学技术的飞速发展，可以说科技产品已经进入了普通人的家庭。如今，人们对生活质量的要求越来越高。作为生活中不可缺少的一部分，家用电器至关重要。为了满足大众的需求，电器产品变得更加方便和舒适。这进一步促进了科学技术的不断发展和创新。传统的水容器没有任何可以显示温度和水位的装置。人们只能通过打开水容器的盖子来知道水位。对于水容器中的水温，他们只能猜测到多少度，这是非常不方便和不准确的。使用该系统可以完全解决上述问题。该系统可用于鱼缸、浴缸、锅炉等。正是由于这一系统的各种优点，客户不仅放心使用它，而且有更多的实际好处。随着世界经济的快速发展和中国加入世贸组织，科技竞争和人才竞争变得异常激烈。生活节奏的加快使得世界各地的人们开始要求对数形式的愚蠢产品。这实际上也对从事电子行业的人的创新和探索提出了要求。1.2研发前景本系统主要是研究和实现系统的各种功能。合理利用大学学习的软件C语言编程知识和硬件焊接生产相结合，可以实现显示水箱中的水位和温度，并在含水量小于10%时发出报警的功能。加入的水量和水温可由用户根据环境需要自由加热和加入。用户不必苦苦思索水容器中有多少水，是否加水，水温是否高，从而大大提高了工作和生活的效率。可以预见，在未来的工作和生活中，该系统将在各种水容器中使用，具有绝对的优势，未来将是巨大的，但其带来的社会效益和经济效益是无法预测的。2设计水位和温度系统的目的和内容2.1设计目的这种设计的目的是让用户清楚地了解所使用的水容器中的水位和温度。例如，鱼缸水的温度和水量对鱼的生活环境非常重要，而鱼缸水的温度和水位对游泳者也非常重要。设计的对象可以帮助用户了解容器中的水容量和水温。该系统可以安装在厨房、鱼缸、游泳池和其他需要水位和温度的地方。当水容量小于10%时，人们会发出警告。此外，人们可以通过显示水温来改变水温，并通过发出声音来提醒人们往容器中加水。使这两项满足工业生产和日常生活的要求。2.2设计内容系统的内容对物理对象的后期制作有很大的影响，它决定了物理对象是否能够顺利完成。这里简单介绍一下设计的内容：本系统主要采用单片机。单片机操作简单易行的优点使各种功能的实现比想象的要容易。水位检测装置由固定在水箱壁不同位置的十条排线、少量三极管和少量上拉电阻组成。如果排演线末端的金属片形成接触水面的接触点，则传送给三重奏的基本电平信息被传送，然后通过C语言编程指令的处理被转换成可显示的信息。如果它不导电，就不会传输任何信息。水温检测装置利用单总线防水温度传感器的金属探头接触水面获取信息，并通过C语言程序处理将信息转换成可显示的信息。发声装置主要是一个简单的蜂鸣器。系统设计完成后，可以进行简单的检查，生活中的容器随处可见，功能能否正常运行一目了然。该设计能满足低消耗、低投资、零排放的优点。水位温度系统的硬件分析本系统分为硬件设计和软件设计，两者对设计的成功都非常重要，所以对这两部分的介绍是必不可少的。以下是硬件部分的简要介绍。一个简单的图表可以用来总结如下所示的水位和温度系统设计的示意图。单片机STC89C52RC显示结果温度传感水位检测语音提醒图3-1水位温度系统设计示意图4硬件部分介绍4.1主控芯片微控制器89C52是由STC生产的。由于其良好的兼容性，它可以与许多其他设备一起使用，易于理解，并且启动迅速，因此使用非常方便。该系统使用晶体振荡器电路，因此其操作在此简单描述：它连接到芯片的XTAL1和XTAL2引脚。显示了晶体振荡器电路4-1。C1C2X1图4-1晶体振荡器电路1.单片机的显著特点1.工作电压为5V。电压小，功率低。2.工作频率可达50兆赫。3.芯片中的c代表商业芯片。4.芯片的内存是8K5.发展空间更大。6.有五个外部中断和一个总中断控制2.简单引脚介绍VCC是电源电压引脚。VS是接地引脚。P0端口：包括P0.0至P0.7，从引脚39至引脚32开始。P0可用作输入/输出端口、地址或数据总线。本系统主要利用P0端口的输入输出功能。P1端口：包括P1.0到P1，7，从第一个引脚开始到第八个引脚结束。此外，其两个引脚P1.0和P1.1也可用作触发输入和外部技术输入。P2港：包括P2.0至P2.7，止于第21航段至第28航段。它既适用于C语言也适用于汇编语言，而P2也接收一些控制信号。P3港：包括3.0到3.7英尺，从10英尺到17英尺。P3的每个引脚都有两个功能。RST是第九个引脚和复位输入引脚。属于单片机的复位初始化引脚可以将其它状态的芯片初始化为方便可操作的状态。两个周期级输入之后是高电平运行。P3的第二个功能如图4-2所示图4-2 P3港第二菜单4.2 DS18B温度传感器既是受欢迎的产品，也是高端产业，在现代世界具有良好的科研前景。它们广泛应用于生产和生活，如军事、商业和医疗领域。随着科学研究的进步，在未来生活中的应用也应该增加，如鱼缸、厨房、浴缸和汤锅。如果是这样，生活会更舒适。该系统采用DS18b20传感器，具有携带方便、操作简单、单总线设计、传感灵敏、集成库、数据读取方便、易于理解等特点。适用于低温和高温测量。集成库中的温度值相对较小，数据相对全面。因为这种设计是为了测量水的温度，并且需要与水有大面积的接触，所以防水是必要的。该系统采用不锈钢单总线防水温度传感器。它具有独特的单总线接口，精度高，操作简单。它利用内部集成的图书馆技术来表达文字。目前，所有的湿度检测系统都用于蔬菜温室、食品屋和水果仓库的温度监控系统。单总线BS18b20的数据库图如下图4-3单总线DS18B20数据库图单总线DS18B20的工作流程如下图4-4工作流程图DS18B20的详细特性总结如下：其输出有三条引线：红、黄、绿；它也由5.0V供电；具有防水、防潮、防锈功能。它不需要任何外部组件，并且具有简单的数据接口。分辨率可调节至9-12；从上图可以看出可测量的温度。DS18B20的结构图如图4-5所示。图4-5 DS18B 20简单结构图4.3水位测量装置水位设计最初有三个计划。(1)水位由滑动变阻器和浮球测量，即水位的变化推动滑动变阻器的变化，再由模数转换。(2)利用超声波测量距离，即利用超声波感知水箱中水的变化，实现信号转换。(3)将横向容器分成十等份，将十条排练线分别固定在容器中十等份的不同位置。电信号由三极管上拉电阻放大。由于种种原因，计划(3)最终被决定了。固定在水中的10条不同高度的排线触电接触水面，并通过水底的电源线将变化传递给与三极管上拉电阻连接的单片机，最终显示水箱中的水量。该系统巧妙地将三极管与导线和上拉电阻连接起来，制成一种简单、准确的水位检测装置。4.4 12864显示装置在设计之初，尝试使用数码管和字符显示器，但这些显示器只能显示数字，不能显示单词，或者只能显示英语，这对中国用户来说非常不方便。这样，该系统有些不完善，没有达到预期的结果。后来，12864被选中展出。它有很多优点，其中最大的是它有一个文本库，使用和处理起来直观方便。用户在使用这些电子产品时会感到特别舒服。上述操作也很容易理解，如：手机屏幕、电子计数器屏幕、集成电路总线读卡器屏幕、液晶电视机、平板电脑、掌上游戏机、复读机屏幕、电子广告屏幕等许多电子产品。液晶显示器12864总共有64*128个点阵，其内部的文本库为用户减少了很多麻烦。汉字的生成需要256分。界面的亮度也可以控制。它非常容易理解和操作，这在很大程度上反映了它相对于其他显示屏的优势，并使用户易于理解。以下是引脚的简要介绍表41液晶显示器-12864引脚介绍插脚数Pin名称销动作1GNDGND电源接地2VCCVCC电源电压5V3V0屏幕亮度显示4塞尔维亚共和国数据和说明5莱茵集团读写功能6E启用终端714DB0DB7数据界面15PSB控制模块接口17RST重置19BLA暗光电源5V20良性苔癣样角化病暗光电源0V4.5声音发生器在系统中，P0.0连接到发声器的一个接口，另一个接口连接到电源。制造原理是电磁感应。它5硬件工作介绍单片机工作介绍：本设计主要使用单片机的P1和P2引脚以及少量P0引脚。它主要使用输入和输出功能。大多数P1引脚用于控制温度信号的输入和转换输出。所有P2引脚和少量P1引脚用于控制水位信号的转换输出。P0端口的一个引脚控制发电机的发声操作。防水DS18b20的操作：它有三根引线。红色的导线是正极，绿色的是负极，黄色的是数据线。将其正极连接到电源的正极，并将其负极连接到负极。数据连接器连接到单片机P1端口的引脚，即采集温度的变化被传输到单片机。单片机的程序和定时经过转换后显示在显示屏上。水位监测装置的工作情况如下：首先将所选容器的容积分成十等份，然后将十条排线预先固定在分隔容器的壁上，在水底放置电源线，十条线分别与三极管的基极相连，十个三极管的发射电平后接十个上拉电阻，集电极与单片机相连。当排演线接触到水三极管时，就会有信号。单片机将这些信息转换成可以显示的数字和字符。以便让用户知道水箱中还剩多少水；如果触点不接触水面，由于反相偏置，电源引线将不导通，三极管将没有信号。这主要是由于三极管的放大效应，上拉电阻具有保护三极管的功能。显示设备的操作：上表中标记的引脚与主控芯片的对应引脚相连，抽象信息可以通过程序转换成直观信息。可以显示水温和水位。发声提醒装置的工作状态：当水容器中的水量小于10%时，容器可能处于危险状态，系统输出低电平可提示发声器发声起到提醒作用。让人们意识到容器缺水。6软件简介部分软件内容：本系统设计的软件是C语言编程、KEIL调试、STC软件下载、Proteus软件虚拟仿真。6.1模拟电路仿真软件中模拟的电路如图6-1所示。图6-1模拟电路图6.2软件程序软件设计严格按照硬件功能进行。本设计的整个软件部分是用C语言编写的，因为在大学学习后比较简单