水温水位控制系统

韶 关 学 院

课程设计说明书（论文）

课程设计题目：微机原理课程综合设计

——基于单片机的水温水位控制系统

学生姓名：冯俊杰

学 号：[1**********]

同组姓名：吴建国 张樊 张俞 侯云明

院 系：物理与机电工程学院自动化系

专业班级：自动化2011级本科2班

指导教师姓名及职称：

起止时间： 课程设计评分：

摘 要

为了实现高精度的水温水位控制，本文介绍了一种以AT89C52单片机为控制核心、以一种新型的可编程温度传感器（DS18B20）为温度采集器件来实现水温水位控制系统。文章着重介绍核心器件的选择、各部分电路及软件的设计。AT89C52单片机完善的内部结构、优良的性能和强大的中断处理能力，决定了该控制系统的特点：电路结构简单、程序简短、系统可靠性高等。水位以AT89C52单片机检测缺水溢流，实现自动控制，温度检测采用新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需要复杂的信号调理电路和A/D转换电路，能直接与单片机完成数据的采集和处理，采用LCD1602液晶实时显示温度值，实现方便、简单。本系统根据不同需要可用于各种场合。

【关键词】单片机 DS18B20 LCD1602 控制

Abstract

In order to realize high precision temperature level control, this paper

introduces an AT89C52 as control core, with a new type of programmable temperature sensor (DS18B20) for temperature gathering device to achieve water level control system. This article mainly introduces the selection, the core component parts circuit and software design. AT89C51 perfect internal structure, excellent performance and powerful interrupt handling ability, decided the control system has the characteristic of simple structure, procedures, circuit short, system reliability higher. Water shortage by AT89C51 detection, the realization of automatic control, overflow temperature detection using new programmable temperature sensor (DS18B20), not in need of sophisticated signal regulate circuit and A/D circuit, can work directly with the single-chip commputer completes data collection and processing, the temperature LCD1602 LCD display, realize the convenient and simple. This system can be used according to different requirements on various occasions.

【Keywords 】microcontroller DS18B20 LCD1602 control

目录

1. 绪论 ............................................................................................................................................... 1

2. 系统总体设计 . ............................................................................................................................... 1

3. 系统硬件设计 . ............................................................................................................................. 2

3.1 LCD1602液晶显示电路 . ................................................................................................... 2

3.2水位监测电路 . .................................................................................................................... 2

3.3输出驱动电路 . .................................................................................................................... 3

3.4键盘电路 . ............................................................................................................................ 4

3.5指示灯与蜂鸣报警电路 . .................................................................................................... 4

4. 系统软件设计 . ............................................................................................................................. 5

4.1主流程图 . ............................................................................................................................ 5

4.2自检程序设计框图如图： . ................................................................................................ 5

4.3自动上水程序框图如图： . ................................................................................................ 6

5. 系统组装和调试 . ......................................................................................................................... 7

5.1 系统组装 . ........................................................................................................................... 7

5.2 硬件调试 . ........................................................................................................................... 7

5.3 软件调试 . ........................................................................................................................... 7

6. 总结与展望 . ................................................................................................................................. 7

参考文献........................................................................................................................................... 7

附录 .................................................................................................................................................. 8

1 作品原理图 . .......................................................................................................................... 8

2 作品PCB 图 ......................................................................................................................... 8

3 作品实物图 . .......................................................................................................................... 9

4 答辩演示文档 . ...................................................................................................................... 9

水温水位控制系统

专业班级：自动化2班 学生姓名：冯俊杰

指导教师：韩竺秦 讲师

1. 绪论

温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高

本文主要介绍以单片机控制温度的系统设计过程，其中涉及系统结构设计、元器件的选取、程序的调试和系统参数的整定。在系统构建时选取了AT89C52芯片作为该控制系统的核心，温度信号由新型的可编程温度传感器（DS18B20）提供。通过软件实现对水温的控制，使用继电器作执行部件对水位的自动控制。系统控制对象为水箱。实现水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变, 具有较好的快速性与较小的超调。

2. 系统总体设计

图为程序流程图，系统工作时先检测水位和温度值，与给定值比较，符合要求时转换并显示。不符合时报警，并对水位和温度进行调控。

3. 系统硬件设计

3.1 LCD1602液晶显示电路

将L1602的RS 端和P2.0，R/W端和P2.1, E 端和P2.2相连，当RS=0时，对LCD1602写入指令；当RS=1时，对LCD1602写入数据。当R/W端接高电平时芯片处于读数据状态，反之处于写数据状态，E 端为使能信号端。当R/W为高电平,E 端也为高电平，RS 为低电平时，液晶显示屏显示需要显示的示数。图为1602液晶显示屏与单片机的硬件连接图。

3.2水位监测电路

（1）当水位上升，达到上限时，因水导电，2、3线连通+5V。b 、c 均为“1”，1号电机工作，关闭水阀不再供水；

（2）当水位降到下限时，B 、C 棒都不能与A 棒导电。 b、c 均为“0”，1号电机工作，打开水阀，给水箱供水；

（3）当水位处于上下限之间时，B 与A 棒导通。 b为“1”， c为“0”，维持原有的工作状态。如果设定温度比当前温度低的时候，需要降温处理，那么有1号电机和2号电机同时工作，打开水阀，冷水在水箱中流动，等到设定温度等于当前温度时，两个电机分别关闭水阀。以达到降温的目的。

上下限水位信号由P1.0和P1.1输入，这2个信号共有4种组合状态：

3.3输出驱动电路

3.4键盘电路

3.5指示灯与蜂鸣报警电路

当指示灯D5亮时，水位低于下限，加水。当指示灯D4亮时，水位达到要求位置。当指示灯D3亮时，水位高于上限。指示灯D 和蜂鸣器通过一个三极管来驱动，这里选用

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4. 系统软件设计

4.1主流程图

程序按照模块化设计，所有功能都可通过调用子程序完成，主程序较简单，流程图如图所示。

4.2自检程序设计框图如图：

为了保证系统的正常运行，当系统开机后，即单片机上电复位开始运行后，需要对硬件各部分进行自动检查，如果正常，系统就可以继续往下执行，如果不正常就必须出错报警，以便人工修正，为系统的正常运行作好准备。

硬件电路只需要通过读出DS18B20检测到的温度即可表明，通常情况下DS18B20如果烧坏后，读出的温度一般为85度，如果线路的损坏，则程序不能往下执行，同时显示部分报错，报警系统响应。

4.3自动上水程序框图如图：

当系统开机时须检查容器中的水位是否低于最低水位

5. 系统组装和调试

5.1 系统组装

硬件主要分为温度采集电路，水位采集电路，

5.2 硬件调试

在断电状态下，用万用表检测电源和地线有没有短路。如果没有短路，可以拨动开关上电，检测5V 稳压芯片有没有正常输出5V 电压。在程序运行时，按下复位键，观察程序能否重新执行。

5.3 软件调试

程序调试的方法首先要在Proteus 仿真软件里进行仿真，每个子程序都要先独立仿真，如果每个子程序都没有问题，就可以将子程序加入到主程序里。整套程序融合后再进行整体仿真，观察每个模块是否正常工作。

6. 总结与展望

本系统以单片机为核心部件的控制系统，利用软件编程，最终基本实现了各项设计要求。 在当今越来越趋向于自动化的社会，该系统的可用性及简易性更能取得广泛的应用。通过这次实训使我从中学到了许多东西，了解到在电子制作方面的很多经验。

本系统还有很多不足，例如用导线测水位不够灵敏，水位达到要求时很容易没反应，有待改进，我们以后要找到更好的办法。自己的求学之路还很长，以后更应该在工作实践中不断学习，努力使自己能在以后做出更好的作品。

参考文献

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[7] 李珍，付植桐．单片机原理与应用技术．北京：清华大学出版社，2004：38-50．

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[11] 童诗白，华成英．模拟电子技术基础．北京：高等教育出版社，2000．

[12] 吴文虎、李广弟．DP-851单片机系统使用教程[M]．北京：电子工业出版社，1995．

附录

1 作品原理图

2 作品PCB 图

3 作品实物图

4 答辩演示文档