基于单片机的水位水温控制系统【范本模板】
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此系统是为多子系统的综合性控制系统，设计过程中也是分块实现设计调试，最后进行综合实现。
1.
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，对于水位的控制想到要运用水位传感器，而水位的传感器是通过压力传感器变换过来的，最多的是浮球式的液位传感器，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,它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了液位数据存入一个存储器单元，随时读取。
The design temperature sensors used DS18B20 which is a digital thermometer chip produced by theDallascompany and now completely replaced DS1820. It’s simple and doesn't need the components. Just use a piece of I/O data line can not only supply 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 company’s P89V51RD2 monolithic integrated circuits, which is the usual type。It has a powerful function and reliable performance. It can 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。
编号
淮安信息职业技术学院
毕业论文
题 目
Hale Waihona Puke Baidu基于单片机的水位水温控制系统
学生姓名
刘孟孟
学 号
41013302
院 系
电气工程系
专 业
电气自动化
班 级
410133
指导教师
李瑞年
顾问教师
宋指宏
二〇一五年十月
摘
可编程控制器与单片机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。
Keywords:singlechip; water level’s examination；water temperature’s examination
第一章
1
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，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。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革命.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.
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，其基于单片机的改进方法也具用广泛的应用意义。
该子系统能进行水位的控制,利用自制的八根导线对水位的信息进行采集,并通过单片机的P2口送入给单片机处理加工,通过显示器显示，共有8个水位挡，从600ml到1300ml，100ml一个挡，可通过按键对水位进行设置，确定后通过驱动继电器启动小型水泵给予加水到自定义的水位同时检测下限水位，反馈水位信息给单片机进行处理并及时调整，使系统的水位保持在一定的范围内.
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.
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.
1.
本系统是为电热水器水温水位控制系统而设计的。在电热水器温控系统中,水温和水位传感器起着举足轻重的作用.系统的分析了耐高温电容式液位传感器分别检测水温和水位的原理，以 AT89S51单片机为核心，实现对水温和水位、上水测量、显示、报警等功能，并以电磁阀、继电器为阀门开关全自动加热、上水。整个系统精度高，耐高温性强，易于调整，测试方便。测试结果表明，误差小于2%，达到设计要求。
关键词：单片机DS18B20水温水位控制
Abstract
The 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 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 structure, which is easy to achieve and has great practical value。
方案：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摄氏度。
1
为实现系统的水位水温控制，根据系统的设计功能要求,构造总体方框图如图1—1所示。
图1—1总体系统方案图
单片机的控制电路接+5V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，就可以按下系统总电源开关，系统开始运行。首先系统进行硬件电路开机自检，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正常状态，此时用户可通过四个独立式按键进行水温水位设置，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，开始进入自定义水温或水位设置，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交替显示状态.每一次系统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.
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.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.因此，水温水位控制在改善人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。
1
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1-2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1.2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进行温度采样应用于此水温水位控制系统中很合适.
Though it is a way to improve the water temperature control system, the intellectualized ways of improvement can also be applied to industrial，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 will be a wide range of practical value。What’s more,its based on single ways of improvement have wide application meaning.
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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，对于水位的控制想到要运用水位传感器，而水位的传感器是通过压力传感器变换过来的，最多的是浮球式的液位传感器，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,它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了液位数据存入一个存储器单元，随时读取。
The design temperature sensors used DS18B20 which is a digital thermometer chip produced by theDallascompany and now completely replaced DS1820. It’s simple and doesn't need the components. Just use a piece of I/O data line can not only supply 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 company’s P89V51RD2 monolithic integrated circuits, which is the usual type。It has a powerful function and reliable performance. It can 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。
编号
淮安信息职业技术学院
毕业论文
题 目
Hale Waihona Puke Baidu基于单片机的水位水温控制系统
学生姓名
刘孟孟
学 号
41013302
院 系
电气工程系
专 业
电气自动化
班 级
410133
指导教师
李瑞年
顾问教师
宋指宏
二〇一五年十月
摘
可编程控制器与单片机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。
Keywords:singlechip; water level’s examination；water temperature’s examination
第一章
1
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，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。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革命.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.
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，其基于单片机的改进方法也具用广泛的应用意义。
该子系统能进行水位的控制,利用自制的八根导线对水位的信息进行采集,并通过单片机的P2口送入给单片机处理加工,通过显示器显示，共有8个水位挡，从600ml到1300ml，100ml一个挡，可通过按键对水位进行设置，确定后通过驱动继电器启动小型水泵给予加水到自定义的水位同时检测下限水位，反馈水位信息给单片机进行处理并及时调整，使系统的水位保持在一定的范围内.
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.
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.
1.
本系统是为电热水器水温水位控制系统而设计的。在电热水器温控系统中,水温和水位传感器起着举足轻重的作用.系统的分析了耐高温电容式液位传感器分别检测水温和水位的原理，以 AT89S51单片机为核心，实现对水温和水位、上水测量、显示、报警等功能，并以电磁阀、继电器为阀门开关全自动加热、上水。整个系统精度高，耐高温性强，易于调整，测试方便。测试结果表明，误差小于2%，达到设计要求。
关键词：单片机DS18B20水温水位控制
Abstract
The 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 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 structure, which is easy to achieve and has great practical value。
方案：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摄氏度。
1
为实现系统的水位水温控制，根据系统的设计功能要求,构造总体方框图如图1—1所示。
图1—1总体系统方案图
单片机的控制电路接+5V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，就可以按下系统总电源开关，系统开始运行。首先系统进行硬件电路开机自检，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正常状态，此时用户可通过四个独立式按键进行水温水位设置，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，开始进入自定义水温或水位设置，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交替显示状态.每一次系统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.
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.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.因此，水温水位控制在改善人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。
1
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1-2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1.2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进行温度采样应用于此水温水位控制系统中很合适.
Though it is a way to improve the water temperature control system, the intellectualized ways of improvement can also be applied to industrial，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 will be a wide range of practical value。What’s more,its based on single ways of improvement have wide application meaning.