51单片机水温水位控制系统
基于51单片机的水温控制系统设计毕业论文
基于51单片机的水温控制系统设计毕业论文基于单片机的水温控制系统摘要水在人们日常生活和工业生产中有着必不可少的作用，在不同环境和不同的需求中，水温的变化也对我们的生活和工业生产有着重要的影响，为了满足人们在各个领域所需要的水温，水温控制系统在各个领域也应运而生。
随着社会的发展，科技的进步，智能化已经是温控系统发展的主流方向，小到人们生活中的饮水机，大到工业生产中的大型水温加热控制设备等各种水温控制系统发展以趋于成熟。
传统靠人工控制的温度，湿度，液位等信号的测压、力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨率不高，需进行温度校正；并且他们的体积较大适用不方便，在工业生产中也可能应为各种认为的失误发生意外，针对此问题，本系统设计的目的就是实现一种可连续高精度持续调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，操作简单，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。
温度检测控制系统在工业生产中主要职责是对温度进行严格的监测，在温度发生变化不符合规定温度时，系统报警提示并做出相应的温度调整措施，以使得生产能够顺利进行，节省了大量的人工，产品的质量也得到充分的保障，同时也避免了各种潜在意外的发生。
从而提高企业的生产效率。
本系统以89C51单片机为核心，扩展外围控制电路，检测变送电路，按键电路，显示电路，复位电路，时钟电路，电源电路，报警电路；本系统的整体运行过程为：通过按键电路设定理想水温范围，实时水温通过检测变送电路模检测，并将检测到的物理量转化成电信号，然后放大电信号并将模拟量同过A/D 转换为单片机识别的数字量发送给单片机。
单片机系统将实时温度与设定温度进行对比，并通过显示电路将实时温度显示出来，如果实时温度大于设定的最高温度或者低于设定的最低温度一定时间，单片机将触发报警电路对过温或者低温进行警报，同时触发控制电路对水温的控制做出适当的调整，确保水温出在理想的温度值，满足需求。
系统检测变送电路中采用电流型温度传感器AD590将温度的变化量转变成电流量，然后采用OP-07将电流量转换为电压量。
基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计
基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计一、本文概述随着全球对可再生能源需求的日益增加，太阳能作为一种清洁、可持续的能源形式，已经引起了广泛的关注和应用。
太阳能热水器作为一种常见的太阳能应用产品，其在节能减排、提高生活质量等方面具有显著的优势。
然而，太阳能热水器在实际使用过程中，仍存在一些问题，如水温控制不稳定、能效利用率不高等。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计方案。
该系统以51单片机为核心控制器，结合温度传感器、水位传感器、执行机构等硬件设备，实现了对太阳能热水器水温和水位的精确控制。
通过实时监测水温和水位信息，系统能够自动调整加热功率和补水流量，确保水温稳定在用户设定的范围内，同时避免了水资源的浪费。
系统还具有故障诊断功能，能够及时发现并处理潜在的故障问题，提高了系统的可靠性和稳定性。
本文首先介绍了太阳能热水器的工作原理和现状，分析了传统控制系统存在的问题和不足。
然后，详细阐述了基于51单片机的太阳能热水器控制系统的硬件组成和软件设计。
在硬件设计方面，本文介绍了各个硬件模块的功能和选型原则，包括温度传感器、水位传感器、执行机构等。
在软件设计方面，本文详细说明了系统的控制算法和程序流程，包括温度控制算法、水位控制算法、故障诊断算法等。
本文通过实验验证了系统的可行性和有效性，为太阳能热水器的智能化、高效化提供了有益的探索和实践。
本文的研究不仅有助于提升太阳能热水器的能效利用率和用户体验，还为其他可再生能源应用产品的智能化控制提供了有益的参考和借鉴。
本文的研究成果对于推动太阳能热水器行业的技术进步和产业发展具有重要的现实意义和应用价值。
二、太阳能热水器控制系统总体设计太阳能热水器控制系统的总体设计是确保整个系统高效、稳定运行的关键。
在设计过程中，我们充分考虑了太阳能热水器的实际应用场景和用户需求，以及51单片机的性能特点，从而构建了一个既实用又可靠的控制系统。
基于51单片机的温度控制系统设计
基于 51 单片机的水温自动控制系统引言在现代的各种工业生产中，不少地方都需要用到温度控制系统。
而智能化的控制系统成为一种发展的趋势.本文所阐述的就是一种基于 89C51 单片机的温度控制系统。
本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。
设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围(30℃到96℃)内自动调节温度,使水温保持在一定的范围(30℃到96℃)内。
(1) 利用摹拟温度传感器检测温度,要求检测电路尽可能简单。
(2) 当液位低于某一值时,住手加热。
(3) 用 AD 转换器把采集到的摹拟温度值送入单片机。
(4) 无竞争—冒险，无颤动。
(1) 温度显示误差不超过1℃.(2) 温度显示范围为0℃—99℃。
(3) 程序部份用 PID 算法实现温度自动控制。
(4) 检测信号为电压信号。
根据设计要求和所学的专业知识，采用 AT89C51 为本系统的核心控制器件。
AT89C51 是一种带4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8 位微处理器。
其引脚图如图1 所示。
显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0~99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件.在显示驱动电路中拟订了两种设计方案：方案一：采用静态显示的方案采用三片移位寄存器 74LS164 作为显示电路，其优点在于占用主控系统的 I/O 口少,编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。
方案二：采用动态显示的方案由单片机的 I/O 口直接带数码管实现动态显示, 占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电，但编程比较复杂，亮度不如静态的好。
由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省 I/O 口线的前提下选用方案一的静态显示.图 1 AT89C51 引脚图1 温度检测：有选用 AD590 和LM35D 两种温度传感器的方案，但考虑到两者价格差距较大，而本系统中对温度要求的精度不很高，于是选用比较便宜 LM35D。
51单片机水温水位控制系统(DOC)
摘要本温度设计采用现常见的89C51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。
单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。
系统包括单片机模块、温度检测模块、水位检测模块和驱动电路设计四个部分。
文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。
关键词： DS18B20数字温度传感器 89C51 水温水位目录一．概述 (3)1.1课题研究的目的及意义 (3)1.2技术指标 (3)二．总体设计方案 (3)三．详细设计方案 (3)1.1温度检测系统 (3)1.2水位检测系统 (5)四．元件说明 (6)1.1 工作原理 (6)1.2单片机的选择 (6)1.3温度传感器 (8)1.4水位传感器 (11)1.5 显示元件 (11)五．硬件模块设计 (12)1.1单片机模块设计 (12)1.2温度检测模块 (13)1.3水位检测模块 (14)1.4 控制模块 (15)1.5 驱动电路设计 (15)六．软件设计 (16)1.2 温度检测系统 (17)1.3 水位检测系统 (18)1.4 DS18B20主程序............................................... 错误!未定义书签。
七．结论 (18)八．参考文献 (18)附录 (18)单片机与显示器件连接图 (18)系统软件源代码 (18)一．概述1.1课题研究的目的及意义目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便登问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能。
即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。
鉴于此，我以89C51单片机为检测控制核心，采用数码管显示温度，设计了一种太阳能热水器微控制器，实现了温度和水位参数的实时显示，具有温度设定、水位控制功能。
1.2技术指标设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。
基于51单片机的智能水温水位控制系统
基于51单片机的智能水温水位控制系统作者：王家祥黄余双张一凡来源：《中国科技博览》2019年第08期[摘要]此水温控制系统采用市场上常见的89C51单片机进行数据的处理，使用DS18B20数字传感器进行温度的采集和数据的处理，利用单片机进行设置和储存温度的上限和下限。
单片机对接收到的温度信号与设定值进行比较判断，从而进行是否启动继电器来打开加热器等设备。
系统分为四个部分：温度检测部分、单片机部分、水位检测部分和驱动电路的设计。
[关键词]DS18B20数字温度传感器；89C51；水温水位电路中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）08-0081-01目前市场上的太阳能热水器控制系统大多存在功能单一、运行困难、控制不准确等问题。
市场上的加热器只显示温度和水位，实现不了对温度的精确控制，即使有部分热水器有辅助加热功能，也极易发生过烧或者干烧，从而浪费大量的电能，更有甚者会发生危险。
为此，我们以89C51单片机为核心的控制和检测，采用数字管显示温度，设计了太阳能热水器微控制器，从而实现了温度、水位、温度设定和水位控制功能。
炉温可手动设定在一定范围之内，当水箱水温发生变化时可以实现自动控制。
通过继电器的开合，控制加热的时间，使水箱水温保持在人工设定的温度范围之内，从而达到对水温的精确控制。
（1）温度的设定范围为25到85摄氏度，最小区分度为0.1摄氏度，温度控制的误差控制在正负0.5摄氏度之内。
（2）使用四位一体数码管实时显示温度的精确值1总体设计方案使用DS18B20温度传感器进行温度的采集，实时发送给89C51单片机，让单片机对接收到的数据进行分析与处理，并判断是否开合继电器进行加热或者冷却，自行设计水位电路，通过LED灯来显示实时的水位，使用三个按键来设定所需的温度，当水温超过设定值时启动蜂鸣器报警，而且当水箱缺水时，启动控制水泵的继电器进行加水的操作。
2总体结构设计在整个系统的电路设计主要分为三个部分：（1）主控芯片89C51；（2）数据显示部分；（3）传感器部分。
基于51单片机的水温控制系统设计毕业论文
基于51单片机的水温控制系统设计毕业论文基于51单片机的水温控制系统设计毕业论文基于单片机的水温控制系统摘要水在人们日常生活和工业生产中有着必不可少的作用，在不同环境和不同的需求中，水温的变化也对我们的生活和工业生产有着重要的影响，为了满足人们在各个领域所需要的水温，水温控制系统在各个领域也应运而生。
随着社会的发展，科技的进步，智能化已经是温控系统发展的主流方向，小到人们生活中的饮水机，大到工业生产中的大型水温加热控制设备等各种水温控制系统发展以趋于成熟。
传统靠人工控制的温度，湿度，液位等信号的测压、力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨率不高，需进行温度校正；并且他们的体积较大适用不方便，在工业生产中也可能应为各种认为的失误发生意外，针对此问题，本系统设计的目的就是实现一种可连续高精度持续调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，操作简单，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。
温度检测控制系统在工业生产中主要职责是对温度进行严格的监测，在温度发生变化不符合规定温度时，系统报警提示并做出相应的温度调整措施，以使得生产能够顺利进行，节省了大量的人工，产品的质量也得到充分的保障，同时也避免了各种潜在意外的发生。
从而提高企业的生产效率。
本系统以89C51单片机为核心，扩展外围控制电路，检测变送电路，按键电路，显示电路，复位电路，时钟电路，电源电路，报警电路；本系统的整体运行过程为：通过按键电路设定理想水温范围，实时水温通过检测变送电路模检测，并将检测到的物理量转化成电信号，然后放大电信号并将模拟量同过A/D 转换为单片机识别的数字量发送给单片机。
单片机系统将实时温度与设定温度进行对比，并通过显示电路将实时温度显示出来，如果实时温度大于设定的最高温度或者低于设定的最低温度一定时间，单片机将触发报警电路对过温或者低温进行警报，同时触发控制电路对水温的控制做出适当的调整，确保水温出在理想的温度值，满足需求。
基于51单片机的水温测控系统实验报告
摘要本次实验是软硬件相结合的实验，通过传感器得到的阻值与其它电阻，可以搭建一个电桥，将水温转化为电压，然后通过放大器将电压放大到所需要的值，将所得的电压送入单片机的AD转换电路，将模拟信号转换成数字信号，从而在单片机的液晶屏上显示当前的温度。
此烧水壶是可控制的，即设定温度，使水加热到设定温度且保温，此控制算法采用PID控制算法来控制继电器的通断，来保证水温恒定在设定温度处。
一、设计要求1.传感器：Pt100铂热电阻2.测量放大器：自己设计与搭建3.被控对象：400W电热杯，约0.5公斤自来水4.执行机构：12V驱动，5A负载能力的继电器5.控制系统：51单片机6.控制算法：PID7.温度范围：环境温度~100度8.测量误差1度，控制误差2度二、设计原理及方案1.热电阻传感器热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原进行测温的。
热电阻的工作原理：温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，我们称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。
2.实验原理框图3.测量放大器电路图说明：电位器R10用来调节偏置电压，而电位器R7则用来调节增益。
实验时，用R10来调节零点，用R7来调节满度。
该电路将0℃-100℃转换为0-5V 电压。
上述电路图采用仪表放大器，将铂热电阻两端的电压U2与电位器R10两端的电压U1差放大，放大器输出电压U0与电压差的关系为：)-)(2(1127248U U R RR R U o ⨯+=由铂热电阻阻值与水温的关系可知，铂热电阻的范围是ΩΩ140~100。
则100)10012(12-140)140(1212)-(100)10012(12-100)10012(1212⨯+⨯+≤≤⨯+⨯+K K U U K K 整理得：V U U 04.0)-(012≤≤而仪表放大器的输出电压为0~5V ，所以放大倍数大约为：5/0.04=125。
单片机水箱水位控制系统硬件框图流程图电路图汇编源程序.
单片机水箱水位控制系统+硬件框图+流程图+电路图+汇编源程序
单片机水箱水位控制系统+硬件框图+流程图+电路图+汇编源程序给水泵电机主控回路图如下：三本系统8051单片机控制部分结构本系统采用8051单片机，引脚具体控制如下：P1口和P3口为输入输出检测信号和控制信号。
下面是8051芯片引脚具体分配：P1.0：水位低低输入信号。
（低0 高1）P1.1：水位低输入信号。
（低0 高1）P1.2：水位高输入信号。
（高1，低0）P1.3：手动与自动转换输入信号。
（手动1，自动0）P1.4：M1起动KM1控制输出信号。
（手动1，自动0）P1.5：M2起动KM1控制输出信号。
（手动1，自动0）P1.6：M1开关状态输入信号。
（开0，关1）P1.7：M2开关状态输入信号。
（开0，关1）P3.0：水位低低报警输出信号。
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P3.1：水位低报警输出信号。
P3.2：水位高报警输出信号。
P3.4：手动起动M1输入信号，低电频有效动作。
P3.5：手动起动M2输入信号，低电频有效动作。
P3.6：手动停M1输入信号，低电频有效动作。
P3.7：手动停M2输入信号，低电频有效动作。
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基于51单片机水温检测控制系统说明书
基于单片机的水温检测控制系统设计学生姓名王培同院系名称机电学院专业名称机械电子工程班级机电132学号201300384228指导教师完成时间目录1 引言 (3)2 设计要求 (3)2.1 基本要求 (3)2.2 扩展功能 (3)3 总体方案设计 (3)3.1 方案论证 (3)3.1.1 方案一 (3)3.1.2 方案二 (4)4 硬件设计 (4)4.1 单片机系统 (4)4.2 数字温度传感器模块 (5)4.2.1 DS18B20性能 (5)4.2.2 DS18B20外形及引脚说明 (5)4.2.3 DS18B20接线原理图 (6)4.2.4 DS18B20时序图 (6)4.2.5 数据处理 (7)4.3 显示电路 (8)4.4 声光报警电路 (9)4.5 键盘输入电路 (10)5 软件设计 (11)5.1 主程序模块 (11)5.2 读温度值模块 (11)5.3 中断模块 (11)5.4 温度设定、报警模块 (12)6 源程序 (12)7 总结 (12)参考文献： (13)1 引言随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便是不可否定的，各种数字系统的应用也使人们的生活更加舒适。
数字化控制、智能控制为现代人的工作、生活、科研等方面带来方便。
其中数字温度计就是一个典型的例子。
数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温精确、功能多样话等优点。
其主要用于对测温要求准确度比较高的场所，或科研实验室使用，该设计使用STC89C52RC单片机作控制器，数字温度传感器DS18B20测量温度，单片机接受传感器输出，经处理用LCD实现温度值显示。
2 设计要求2.1 基本要求实现实时温度显示，测温范围0～1200C，误差50C以内。
2.2 扩展功能温度报警，能任意设定温度范围实现温度的报警。
温度控制，利用继电器控制热得快，当设置好温度上下限后，当没有超过温度上限时，继电器吸合，热得快通电，加热水温。
基于51单片机水温控制系统
基于51单片机水温控制系统1.引言科技是社会发展的中流砥柱，而近几年比较热门的电子技术更是被广泛应用于各行各业。
电子技术衍生的电子产业更是如火如荼，蓬勃发展的电子产业日益趋向智能化、信息化。
2.总体设计控制器采用单片机STC89C51，温度传感器采用DS18B20，显示采用4位LED数码管，报警控制器采用有缘蜂鸣器、LED灯实现，按键用来设定报警上下限温度并将设置好的值保存在STC89C51的EEPROM中（具有掉电保护功能）。
当实测温度值小于设定的温度下限值时系统开启继电器间接控制接在继电器常开端上的加热棒，继电器一开启热得棒就开始工作，继电器关闭热得棒也随着停止工作。
本设计的具体的系统方案如图1所示。
图1 系统方案如图图2 程序流程图3.软件部分3.1 程序设计void main()是程序的主函数，用于构建框架。
程序的开头一般用于初始化和赋值变量，正常的程序运行一次后便结束了，但我们需要不断地运行来检验结果，所以在初始化后加入了死循环，使程序持续运行。
主函数在整个主程序的设计中最好放适量的代码，避免过多。
具体的代码是用函数进行封装然后在主函数进行调用。
程序流程图如图2所示。
3.2 软件使用系统软件测试KEIL软件是单片机编程的一款常用软件，创建空白文件编程编译调试生成HEX文件.随后下载到单片机中，下载器选用PL2303。
观察系统运行的状态，进而进行反复的修改调试程序，得到一个较为完善的程序。
在系统软件调试过程中遇到以下几个问题：(1)数码管没有正常显示出现了闪烁现象。
解决方法：闪烁的原因为每一位显示延时间期过短使得显示频率过快，导致人眼生物极限无法看清超速的显示，只需要调整延时函数就可以显示正常。
(2)EEPROM存储错误。
解决方法：一开始的时候在读写数据前都没有做任何的操作，本以为这样就可以完成数据的存储，但是并没有想的那样，在读与的时候出现与进去的和读出来的并没有相同，后通过查阅资料得知，STC单片机内部的EEPROM在写入数据之前心须擦除扇区，否则写入的数据就是和本身的数据进行相与的结果，而在程序上添加了在写入数据之前加上擦除扇区后，数据存储正常。
51 单片机水温度控制系统
51 单片机水温度控制系统摘要：随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。
本设计以保质、节能、安全和方便为基准设计了一套电热壶水温控制系统，能实现在40℃~90℃范围内设定控制温度，且95℃时高温报警，十进制数码管显示温度，在PC机上显示温度曲线等功能，并具有较快响应与较小的超调。
整个系统核心为SPCE061A，前向通道包括传感器及信号放大电路，按键输入电路；后向通道包括三部分：LED显示电路，上位机通信电路以及控制加热器的继电器驱动电路。
利用SPCE061A的8路10位精度的A/D转换器，完成对水温的实时采样与模数转换，通过数字滤波消除系统干扰，并对温度值进行PID运算处理，以调节加热功率大小。
同时在下位机上通过数码管显示当前温度，通过USB接口传送信息至上位机，可以直接在PC端观察温度的变化曲线，并根据需要进行相应的数据分析和处理，由此完成对水温的采样和控制。
通过验证取得了较满意的结果。
关键词：码分多址、walsh扩频、pn扩频、电路设计、程序设计、目录一．引言 (3)二．基于单片机水温控制系统设计过程 (4)2.1 总体方案论证 (4)2.2 各部分电路方案论证 (5)三．硬件电路设计 (6)3.1 温度检测和变送器 (7)3.2 接口电路 (8)3.3 温度控制电路 (10)3.4 键盘及数字显示结合 (10)3.5 温度设定和传送电路 (11)3.6 单片机控制部分 (12)3.7 键盘及数字显示部分 (12)结束语 (13)参考文献 (14)一．引言在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
基于51单片机的红外遥控水温控制系统的设计
【摘要】本设计基于AT89C51单片机为控制核心，片外配合红外线遥控模块、水温加热模块开关、基于Dallas单线数字式的DS18B20温度传感器模块、蜂鸣器报警模块、按键模块、LCD1602液晶显示器模块、晶振电路模块、复位电路模块以及电源模块为一体构成无线水温控制系统。
本水温控制系统设计采用自上而下的模块化设计，具有形象直观、操作简单、结构紧凑、温度控制灵活等优点。
本系统能够对水温进行实时并且快速地温度采集、温度值显示、超温报警以及加热等功能，并且能够通过红外线遥控器实现对温度值的设定。
经过大量实验测试，本次设计的系统通用性强、功能齐全、简单实用，值得在工控领域被大量推广，它能够将实现水加热系统的自动化，对企业及社会的发展具有重要意义。
【关键词】：AT89C51，DS18B20温度传感器，LCD1602液晶显示器ABSTRACTThe design is based on AT89C51 single chip microcomputer as control core, chip with infrared remote control module, the temperature of the water heating module switch, based on Dallas digital DS18B20 temperature sensor module, buzzer alarm module, a key module, LCD1602 liquid crystal display module, crystal oscillator circuit module, reset circuit module and power module are integrated to form a wireless temperature control system. The water temperature control system design uses the modular design from top to bottom, has the advantages of visual image, simple operation, compact structure, flexible temperature control. The system can real-time temperature and rapid temperature acquisition, temperature display, temperature alarm, heating and other functions, and can realize the setting temperature value through the infrared remote controller. After a lot of experiments testing, the design of the system has strong universality, complete function, simple and practical, it is worth to be popularized in the field of industrial control, it will be able to realize automatic water heating system, has important significance to the development of enterprises and society.【KEY WORD】:AT89C51，DS18B20，LCD1602目录一、引言 (1)（一）选题背景 (1)（二）设计意义 (1)（三）设计任务 (2)二、总体方案设计 (3)（一）方案的选择 (3)（二）方案简述 (3)三、元器件介绍 (5)（一）AT89C51单片机 (5)（二）DS18B20温度传感器 (7)（三）红外遥控系统介绍 (8)四、系统硬件设计 (11)（一）原理图描述 (11)（二）DS18B20温度传感器模块 (12)（三）加热器开关模块 (12)（四）蜂鸣器报警模块 (12)（五）LCD1602液晶显示器模块 (13)（六）按键模块 (13)五、系统软件设计 (15)（一）主程序设计 (15)（二）子程序设计 (15)总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)附录一系统原理图 (21)附录二PCB (22)附录三元器件清单 (23)附录四系统程序 (24)一、引言（一）选题背景对于温度的控制在工业活动中非常普遍，温度参数是一个最常用的被控参数，在化工、食品、燃料以及钢铁产业中都涉及到温控过程。
基于 51 单片机的水温控制系统设计
本科课程设计报告理工大学《单片机应用与仿真训练》设计报告基于51单片机的水温控制系统设计-1-摘要本设计是一个基于单片机的温度控制系统,该设计可以方便地实现温度采集、温度显示等功能。
本设计的温度控制部分采用单片机完成。
单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、使用电子元件较少、内部配线少、制造调试方便等显著优点，将其用于温度检测和控制系统中可大大地提高控制质量和自动化水平，具有良好的经济效益和推广价值。
利用单片机对温度进行测控的技术，日益得到广泛应用。
在众多的温度控制系统中，测温元件常常选用热敏电阻、半导体测温二极管、三极管、集成温度传感器等。
相比而言，集成温度传感器具有线性好、稳定度高、互换性强、易处理等突出优点，故在许多场所得到了广泛应用。
本系统中单片机作为下位机，完成测温任务，并通过与单片机连接的键盘可以实时设定测控温度的下限。
本系统还可以连接相应的外围加热电路，当环境温度低于设定下限温度时，单片机发出的指令，加热器起动对环境进行加热，当温度回升到下限温度时加热器停止加热。
为了便于操作，还设计一个简单的操作面板，它主要由键盘与按钮开关组成，通过操作面板可以进行系统的开停、RESET、设置温度下限告警值等。
键盘输入部分采用了键盘专用IC 74C922,简化了软件编程，用起来非常方便。
系统软件主要由初始化程序、主程序、监控显示程序等组成。
其中初始化程序是对单片机的接口工作方式，A/D 转换方式等进行设置；显示程序包括对显示模块的初始化、显示方式设定及输出显示；主程序则完成对采集数据进行处理。
该设计应用范围相当广泛，同时采用单片机技术，由于单片机自身功能强大，因而系统设计简单，工作可靠，抗干扰能力强，也可在此基础上加入通信接口电路，实现与上位机之间的通信。
目录1 概述 (4)2 系统总体方案及硬件设计 (5)2.1 系统原理框图 (5)2.2 单片机及输入输出模块选型 (5)2.3 电源模块的选择 (5)2.4 I/O 地址分配 (5)2.5 晶振及复位电路 (6)2.6 数码管驱动电路 (7)2.7 温度显示模块 (7)2.8 DS18B20 温度传感器 (8)2.8.1 DS18B20 的主要特性 (8)3 软件设计 (9)3.1 控制流程图 (9)3.2 DS18B20 的软件设计 (10)3.2.1 DS18B20 的初始化程序 (10)3.2.2 DS18B20 的写操作 (10)3.2.3 DS18B20 的读操作 (11)3.3 程序调试 (12)4 Proteus 软件仿真 (14)5 课程设计体会 (16)参考文献 (17)附1：源程序代码 (18)附2：系统原理图 (24)1 概述1971 年intel 公司霍夫研制出世界上第一块四位的微处理芯片intel4004 芯片，标志着第一代微处理器问世，单片机从此开始了它的发展历程。
c51单片机水位控制系统设计
单片机水位控制设计目录1 概述 (2)2 设计的基本任务和要求 (3)2.1 基本功能 (3)2.2 塔水位控制原理 (3)2.3 系统硬件总体方案 (4)3 控制系统方案设计 (4)3.1系统硬件方案 (4)3.2 核心芯片AT89C51 单片机 (5)3.3系统软件总体方案 (5)4.Proteus 设计与仿真 (7)4.1元器件清单 (7)4.2 基于单片机水位控制原理图5 (7)4.3 基于单片机的水位控制PCB 图 6 (8)4.4水位检测的主程序 (8)4.5 实验仿真结果 (11)4.6 结语 (11)5 设计体会 (12)参考文献 (12)1 概述液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。
在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。
液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。
液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势: 1）直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。
2）在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。
3）具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。
单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。
单片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。
基于51单片机的水温自动控制系统的设计
基于51单片机的水温自动控制系统的设计学生：汪凡，信息工程学院指导教师：朱嵘涛，信息工程学院一、题目来源题目来源于生产/社会实际。
二、研究背景及其意义目的随着社会主义现代化的发展，在科学技术突飞猛进的今天，人工智能起到不可忽视的作用。
尤其是各种智能化的仪器、仪表在农、工业的广泛应用给社会带来了极大的便利。
文章就是一个利用温度来实现简单智能控制的例子。
它完成了从温度的采集、转换、显示以及控制的一系列任务。
由于篇幅关系，文章并未深入探讨温度的具体实例。
例如根据温度来控制热水器、电风扇等与温度有关的设备，提供了一个通过温度来控制设备的基本思想和原理。
测温仪器在各个领域的应用，智能化是现代温控系统发展的主流方向，特别是今年来，温度控制系统已应用到生活的各个方面，但是温度控制一直是一个未开发的领域，是与人们息息相关的一个问题。
针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景和实际意义。
温度是科学技术中最基本的物理量之一。
物理、化学、生物等学科都离不开温度，在工业生产等许多领域，温度常常是表征对象和过渡状态的重要物理量。
各行各业对温度的要求越来越高，可见温度的测量和控制是非常重要的。
单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。
随着温度控制器应用越来越广泛，各种试用于不同场和的温度控制器应运而生。
目前市场上经销的温度控制系统大多是采用模拟电路及继电器控制，存在电路繁琐,可调节性差，受温度影响大，响应速度慢，有噪音等缺点，针对这些缺点我们对它进行了再次设计。
实现满足题目要求的水温自动控制系统需要解决以下两个方面的问题：一是高精度的水温测量电路及其数据处理的实现，另一个是控制方法及其控制电路实现的研究。
数字控制方法远远优于模拟控制方法。
目前，实现水温的高精度控制常采用数字控制方法，可用的控制算法有开关控制、经典PID控制、模糊控制等。
为了追求控制系统具有最小的稳态误差、最好的动态过程，即具有最小的超调量和最短的稳定时间，人们一直在不断研究各种控制方法的应用。
AT89C51单片机水温控制系统
张鹏：基于AT89C51单片机的水温控制系统设计正文第1 页共25 页1 引言1.1 单片机1.1.1 单片机简介单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。
概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
1.1.2 单片机应用目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机，摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
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摘要本温度设计采用现常见的89C51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。
单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。
系统包括单片机模块、温度检测模块、水位检测模块和驱动电路设计四个部分。
文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。
关键词： DS18B20数字温度传感器 89C51 水温水位目录一．概述 (3)1.1课题研究的目的及意义 (3)1.2技术指标 (3)二．总体设计方案 (3)三．详细设计方案 (3)1.1温度检测系统 (3)1.2水位检测系统 (5)四．元件说明 (6)1.1 工作原理 (6)1.2单片机的选择 (6)1.3温度传感器 (8)1.4水位传感器 (11)1.5 显示元件 (11)五．硬件模块设计 (12)1.1单片机模块设计 (12)1.2温度检测模块 (13)1.3水位检测模块 (14)1.4 控制模块 (15)1.5 驱动电路设计 (15)六．软件设计 (16)1.2 温度检测系统 (17)1.3 水位检测系统 (18)1.4 DS18B20主程序............................................ 错误！未定义书签。
七．结论 (18)八．参考文献 (18)附录 (18)单片机与显示器件连接图 (18)系统软件源代码 (18)一．概述1.1课题研究的目的及意义目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便登问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能。
即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。
鉴于此，我以89C51单片机为检测控制核心，采用数码管显示温度，设计了一种太阳能热水器微控制器，实现了温度和水位参数的实时显示，具有温度设定、水位控制功能。
1.2技术指标设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。
炉温可以在一定范围内由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。
若测量值高于温度设定范围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。
当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。
通过继电器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度范围内。
⑴温度设定范围为0～99℃，最小区分度为1℃，温度控制的误差≤1℃⑵能够用数码管精确显示当前实际温度值⑶按键控制：设置键、加一键、减一键二．总体设计方案以89C51为主控制芯片，温度采集采用DS18B20温度传感器，通过外围电路来采集水位，用四位数码管显示当前的水温，用LED灯指示水位，并且通过键盘来输入所需控制的水温。
并且当水温水位超于限制时启动报警系统。
如图2.1总体设计方案图所示。
图2.1 总体设计方案图三．详细设计方案3.1 总体结构设计方案一：测温电路的设计，可以使用DS18B20温度传感器利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集后，把采样得到的模拟信号送入ADC0809进行A/D转换读入单片机进行A/D转换后，通过串行口输入，就可以用单片机进行数据的处理，同时在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。
方案二：考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行A/D 转换，依次完成设计要求。
比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。
在本系统的电路设计方框图如图3.1.1.2所示，它由三部分组成:⑴主控芯片89C51；⑵数据显示部分；⑶传感器部分。
图3.1.1 温度计电路总体设计方案 （1）控制部分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，可靠性也比较差；于是我选择采用单片机89C51控制，它结构简单，可以减少外围电路的搭接，并且89C51使用方便，成本比较低，性能稳定，还可以控制各模块输入输出。
但是由于其不能直接进行模数转换，因此要做外围电路设计中加AD0809芯片。
（2）显示部分四位一体的共阳数码管，（3）传感器部分DS18B20温度传感器是美国DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。
这一部分主单 片 机DS18B20LED 显示指示灯加热继电器要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。
数字温度传感器DS18B20把采集到的温度经数模转换后通过数据引脚传到单片机的P1口，单片机接受温度并存储。
此部分只用到DS18B20、AD0809和单片机，硬件很简单。
3.2水位检测系统对于水位进行控制的方式有很多,而应用较多的主要有3种,三种方式的实现如下：方案一：简单的机械式控制方式。
其常用形式有浮标式、电极式等,这种控制形式的优点是结构简单,成本低廉。
方案二：利用单片机进行水位检测和控制，基于数字电路的全自动控制，其工作过程是被测水位经过模拟信号采集模块进行采样，然后把采样得到的模拟信号送入ADC0809进行A/D 转换读入单片机，再由单片机进行处理，得出结果是否启动/停止控制电路执行信号以达到水位的控制，具体硬件流程框图入图3.2.1所示。
图3.2.1 方案二具体流程框图方案三：采用89C51单片机为核心控制器的电路。
因为单片机电路结构简单成本低廉、可靠性高，便于实现各个控制功能能很好的完成设计任务。
水位检测由本设计使用的电极式水位传感器通过检测来实现水位的改变。
获得当前水位并通过LED 灯显示。
综合以上三种方案，方案一和方案二由于缺少温度检测模块，而水温也是影响太阳能热水器很重要的一方面：比如说水箱中水温度过高导致水沸腾这时候虽然水所在刻度不是满的，实际上已经溢出，这样说来方案一和方案二的设计算不上智能。
方案三是在方案二的基础上完善和加强的，采用单片机键的双边通信，比起方案二更加方便，也更加合理。
A/D 转换 输 出 控 制 单 片 机控 制 水 位水位传感器四．元件说明4.1 工作原理本文阐述了基于单片机的水温水位控制系统的设计方法，此种方法是以89C51单片机为主控制单元，对水温水位参数进行控制，从而提高了电器的工作稳定性。
以DS18B20为温度传感器的对水温进行数据采集并实现温度控制。
该控制系统还可以实时存储相关的温度数据以及水位高度并能记录当前的时间。
为了实现功能本系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。
硬件电路主要包括89C51单片机最小系统，测温电路、测水位电路、LCD12864液晶显示电路以及报警电路、键盘输入参数等。
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、水位显示子程序、按键处理程序、12864液晶显示程序以及数据存储程序以及时间显示程序等4.2单片机的选择单片机的选择在整个系统设计中至关重要，要满足大内存、高速率、通用性、价格便宜等要求，本课题选择89C51作为主控芯片。
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
它是美国ATMEL公司的低电压，高性能CMOS8位单片机。
89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。
89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
实物图如图4.1.2所示。
图4.1.2所示实物图1.2.1主要特性：⑴与MCS-51 兼容⑵4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年⑶全静态工作：0Hz-24Hz⑷三级程序存储器锁定⑸128*8位内部RAM⑹32可编程I/O线⑺两个16位定时器/计数器⑻5个中断源⑼可编程串行通道⑽低功耗的闲置和掉电模式⑾片内振荡器和时钟电路1.2.2管脚说明：VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL 门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在 FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。