1、 本科毕业论文（设计）论文题目 ：姓名 ：学号 ：班级 ：年级 ：专业 ：系部 ：指导教师 ：完成时间 ：武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。特此声明。作者专业 ：作者学号 ：作者签名 ：年 月 日武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸基于单片机的水温水位控制系统Water Temperature-Level Control System
2、Based on SCM武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸- 1 -摘 要可编程控制器单片机、PLC 等的出现大大提高了现代工业的自动化程度，改善了产品的工作性能。本次设计是对水温水位控制系统的智能化改进，采用单片机对其水温水位参数进行控制，提高了电器的工作稳定性，同时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的控制精度，对水位的控制结构简单，易于实现，具有很强的现实应用价值。本设计温度传感器采用 DS18B20，DS18B20 是美国 Dallas 公司生产的一线数字式温度计芯片,现在已完全取代 DS1820。它具有结构简单，不需要外接元件,采用一根 I/O 数据线既可
3、以供电又可以传输数据、并可以设有用户设置温度报警界限等特点。此次设计主控制器采用 Philips 公司生产的 P89V51RD2 单片机，P89V51RD2 是常用的机型，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的改进，但是这种智能化的改进方法也可以应用到工业、生活的各个水温和水位控制的环境中去，对于其他相关参数的控制改进也具有一定的借鉴意义。此次的基于单片机的水温水位控制系统是一个改进性的智能化产品，以其自身的控制精度高、稳定性好和成本低的独特优点在今后将会由广泛的实用价值，其基于单片机
4、的改进方法也具用广泛的应用意义。关键词：单片机；DS18B20；水温水位控制武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸- 2 -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
5、monolithic 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 structur
6、e, which 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 supp
7、ly the power, 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 c
8、an be widely 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 indu
9、strial, water and 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 wil
10、l be a wide range of practical value. Whats more, its based on single ways of improvement have wide application meaning.Keywords: singlechip; water levels examination; water temperatures examination武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸- 3 -目 录引 论 .11 系统设计方案讨论与选择 .21.1 系统设计方案的选择 .21.2 总体系统设计方框图 .21.3 温度控制系统的设计方案讨论
11、.31.4 水位控制系统的设计方案讨论 .31.5 数据显示系统的设计方案讨论 .31.6 报警系统的设计方案讨论 .42 系统工作原理 .52.1 水温控制系统 .52.2 水位控制系统 .52.3 水温水位显示系统 .52.4 报警系统 .53 系统单元电路设计 .63.1 单片机最小系统 .63.2 显示系统设计 .93.3 水位检测系统设计 .123.4 水温检测系统设计 .133.5 报警系统设计 .173.6 继电器驱动电路设计 .173.7 电源电路 .184 系统软件设计 .194.1 系统硬件开机自检程序设计 .194.2 系统自动上水程序设计 .204.3 水温水位交替显示
12、流程图设计 .214.4 系统按键程序设计 .225 系统可靠性处理 .235.1 硬件调试 .235.2 软件调试 .24结 语 .25武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸- 4 -主要参考文献 .26附录、附图 .27附录 1 系统原理图 .27附录 2 基于单片机的水温水位控制系统说明 .28附录 3 部分源程序清单 .29武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸- 1 -引 论随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么可编程控制器的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的
13、革命。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。随着人们生活质量的提高，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，必须实时的掌握锅炉的水位和温度，确保系统的正常运行。因此，水温水位控制在改善人
14、们生活质量中起到了非常重要的作用。现在市面上的电器种类繁多，它们都需要对其主要的水位和水温参数加以控制，实现电器水温水位控制的自动化。早期温度和水位的参数控制时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。武汉工业学院
15、工商学院毕业论文（设计）专用稿纸- 2 -1 系统设计方案讨论与选择1.1 系统设计方案的选择方案 1：采用传统的数字模似电路，功能可以实现，但电路复杂,温度误差大,成本高，可靠性差。方案 2：采用单片机控制，结构简单，使用方便，成本低，性能稳定，温度误差只有 0.5 摄式度。方案 2 与方案 1 比较，有着明显的优势，所以我采用了方案 2。1.2 总体系统设计方框图为实现系统的水温水位控制，根据系统的设计功能要求，构造总体方框图如图 1.1 所示。 P89V51RB2单 片 机控 制 中 心TC1602数 据显 示 独 立 式 键盘温 度 采 集水 位 采 集报 警 系 统温 度 补 偿水
16、位 补 偿图 1.1 总体系统方案图单片机的控制电路接正五伏的直流电压源，继电器的功率电路接另一个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 TC1602 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1000ml，然后进入水温水位交替显示的正常状态，此时用户可通过四个独立式武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸- 3 -按键进行水温水位
17、的设置，按下 K4 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 键用来选择设置项目，选择按下 K1 确认键后，开始进入自定义的水温或水位的设置，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，系统这是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，如果容器中处于水位低而温度高的状态，系统则会进行加水来降低水温的温控上水的动作，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。1.3 温度控制系统的设计方案讨论如果采用热电阻，电路
18、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，DS18B20 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，DS18B20 以其各方面优点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实在是当仁不让。1.4 水位控制系统的设计方案讨论此系统要进行水温水位控制，马上想到的是水温水位的两个参数的控制，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，发现水位的传感器是通过压力传感器变换过来的，看到最多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
19、精度也适合该设计系统，但此方案的缺点是价格非常昂贵；后来又考虑采用应用于电子秤中的数字压力传感器，去测得整个容器中水的变化和容器中液位的换算关系，此想法基于电子秤能够测得一张纸的重量，但是在实际应用中，考虑到容器的氧化，容器内部的水垢增多，而且容器的外置也会产生整个容器重量的变化，从而造成液位采集的不准确，此压力传感器的市场价格也比较昂贵，应用于此控制模型中也是一种浪费；因此我自制了八根线将容器中的液位分成了八个水位挡，通过和电源正极的结合，利用水导电的特性，通过 9012 三极管等元件构成的驱动电路的电平转换，将液位数据输入 P2 口，通过单片机换算转换成液位数据存入一个存储器单元，随时读取。1.5 数据显示系统的设计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 TC1602 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 TC1602 作为本此设计系统的显示器件。为了配合显示器件，就需设置按键，根据系统的功能要
