发布时间 : 星期一 文章基于单片机的水温水位控制系统更新完毕开始阅读
武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸
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。
温度补偿独立式键盘TC1602数据显示P89V51RB2单片机控制中心温度采集报警系统水位采集水位补偿
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按键进行水温
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水位的设置，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，根据系统的功能要求和单片机的口线资源，为系统配制了四个独立式键盘，K1键为确定键，K2和K3键作
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为光标的移动和数据的增减，K4键作为设置键。
1.6 报警系统的设计方案讨论
作为一个完整的系统，免不了要设置报警装置，处于系统模型化的考虑，采用蜂鸣器和二极管的结合，伴随着系统故障的产生和动作的产生，给予人以视觉和听觉的提示，使之能通过多种方式掌握系统的状态，而且此报警装置也比较经济实惠。
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2 系统工作原理
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，以下就从各子系统的工作原理进行分别进行说明。
2.1 水温控制系统
该子系统利用低功耗单线数字温度传感器DS18B20实现温度采样，将采样的温度值通过单片机的P0.7口送入单片机处理，然后实现水温的控制,利用按键对水温的值进行设置，按确定键后，通过驱动电路驱动继电器启动电热丝对水进行加温，能自动补偿温度到自定义温度，正常状况下显示水温的同时检测下限温度，反馈温度信息并及时调整，使之保持温度在一定范围内的稳定。
2.2 水位控制系统
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。
2.3 水温水位显示系统
该子系统采用TC1602液晶显示起能实时的显示水温水位信息，按键操作时，采用菜单提示性显示，引导用户进行操作，界面分辨率可调，字符清晰。
2.4 报警系统
该系统利用蜂鸣器和同步工作的发光二极管实现能给予人视觉和听觉上的系统故障报警和水温水位信息报警，以便及时掌握水温水位控制系统的工作状况，系统自己不能处理的就可以人工辅助处理，这样能让系统更好的运行在稳定状况下。
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