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基于单片机的水温水位控制器的设计

基于单片机的水温水位控制器的设计
基于单片机的水温水位控制器的设计

技术与应用

2010年6月第9卷第2期

三门峡职业技术学院学报

Journal of Sanmenxia Polytechnic

Jun .,2010Vol.9,No.2

引言

我国传统的开水锅炉控制中多以燃煤为主,而且相当一部分还是采用人工控制或继电接触式的控制方式,自动化程度低,精度差,且单靠人工操作已不能适应当今高效、低耗、低劳动强度的形势需要,加上燃料燃烧时产生大量的废气和废渣,对环境造成了严重的污染,给人们的生产和生活也带来了巨大的危害。因此,对传统的控制系统进行改造是适应当今社会发展的迫切需要。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很大程度地提高了生产生活中对温度的控制水平,本设计就是针对传统锅炉控制所存在的问题,开发了一种多功能智能的水温水位控制系统,采用单片机自动控制水温,可以有效地避免人工控制造成的水不开现象,进一步满足人们生活需要。

1系统硬件设计

系统主要以单片机为核心进行设计,包括电源、温度检测、水位检测、LED 显示、驱动、键盘等部分,系统的整体原理框图如图1所示。

温度检测和水位检测电路将检测到的温度和水位信号输入单片机,单片机对信号进行处理后,将温度数据通过LED 显示器显示出来,当水温水位超出所限范围,单片机将控制报警电路进行报警。键盘部分可对温度的上下限值进行调节,并进

一步通过单片机控制温度的输出。

1.1电源电路

本系统工作电压为6V ,电流1A 。电源模块采用原边交流220V ,副边12V 的变压器,经桥式整流,1000UF 电容滤波,7806稳压,可使电源满足系统工作电压要求。其原理图如图2所示。

[1]

基于单片机的水温水位控制器的设计

潘晓贝1

郭志冬2

(1.三门峡职业技术学院电气工程系,河南三门峡472000;

2.三门峡职业技术学院机电工程系,河南三门峡472000)

摘要:介绍了单片机对水温、水位的控制。采用低功耗数字式温度传感器进行温度测控,可大大简化设计方案,

系统性能也更加稳定。采用光电测控水位,可有效保证水位的自动控制,保证水质无污染。

关键词:AT89S8252;DS18B20;EEPROM ;上电复位中图分类号:TK223.7文献标识码:A

文章编号:1671-9123(2010)02-0114-04

收稿日期:2010-01-12

作者简介:潘晓贝(1982-),女,河南灵宝人,三门峡职业技术学院电气工程系助教

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图4

水位检测电路

基于单片机的水温水位控制器的设计

1.2单片机控制电路

由单片机AT89S8252控制,晶振选用12MHz ,AT89S8252内部有2K 字节的EEPROM ,可使水温

设定数据存储在单片机内,防止断电数据丢失。

[2]

1.3温度检测电路

采用数字温度传感器DSl8B20来进行温度采集。DSl8B20提供9位(二进制)温度读数,指示器件的温度。数字温度传感器DSl8B20将采集到的温度数据由单片机的P1.7口送入,如图3所示。

DSl8B20采集到的数据由单片机AT89S8252

进行运算,换算出测量温度,即水温。它与设定温度相比较,从而控制继电器的通断即(控制蒸汽电磁阀的通断)及报警系统的开闭。当水温高于设定温度时蒸汽阀关,水温刚低于设定温度时,蒸汽阀并不会立即导通,只有当水温低于设定10度时,蒸汽阀才会导通,给水加热。若水温继续下降,低于设定

温度20度时,报警系统报警。

1.4水位检测电路

采用光电式检测。如图4如示,此电路可有效防止因常规水位检测系统长时间浸泡在水中给水质带来的污染问题。

1.5驱动电路

继电器的驱动用8550PNP 型三极管。因

AT89S8252上电复位时,P0,P1,P2,P3口为高电平,此时PNP 型三极管基极接高电平,三极管截止,

继电器处于断开状态,可使单片机正常复位。在

PNP 型三极管发射极接二级管4007起保护作用,

可防止三极管断开瞬间,继电器电流发生突变,使三极管造成损坏。驱动电路和单片机控制电路如图

5所示。

1.6显示电路

由单片机AT89S8252控制,移位寄存器74LS164和共阳7段LED 组成。显示电路原理图如图6所示。

AT89S8252的串行口RXD 和TXD 在工作方

式0下可用作同步移位寄存器,以8位数据为一帧,无起始位和停止位,波特率是固定的。串行数据由

RXD 端输入或输出,同步移位脉冲由TXD 端输出。

外接移位寄存器后可实现数据并行输入或输出。

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三门峡职业技术学院学报

不需要使用串行通信的场合,利用串行口外加芯片74LS164就可以构成一个扩展的并行输出口。74LS164是串行输入、并行输出的移位寄存器。在图6中,74LS164的并行输出端Q0-Q7分别接LED 显示各引脚;串行输入端A、B接AT89S8252的RXD端;清零端接高电平;时钟输入端接AT89S8252的TXD端。[3]

如图6,数据显示采用共阳极LED,其共阳端接高电平。图中限流电阻R对7段LED显示器起到保护作用。

1.7报警电路

报警电路包含在图5中,主要由蜂鸣器、三极管9014驱动电路组成。系统开始时复位电路首先将P3.6置1,保证不产生误动作,当DS18B20采集的温度超过或低于用户设定的温度时,或者水位达到上/下限制水位时,系统将自动将P3.6口清零,将信号送至驱动电路使得蜂鸣器发声。当用户做出正确调整操作后,报警电路继续监视水温水位是否超限。

1.8键盘部分

1.8.1单片机复位及时钟信号产生电路

本电路主要由12M晶振、30pF的瓷片电容、电阻、开关组成。12M晶振和30pF的瓷片电容构成稳定的自激振荡器,产生时钟信号。上电自动复位电路则由22uF电容和1K电阻构成,加点瞬间电容通过充电实现正脉冲,用以复位。外部按键复位则由开关和电阻组成,按下开关之后就产生一个正脉冲,就可以实现复位。本电路采用的是上电复位和外部按键复位的结合。[4]

1.8.2设置温度的开关控制电路

它由3个常开按键构成,直接与单片机I/O口相连,另一端与地相接。三个按键的作用是调整温度的上下限值,并控制温度的输出。当按键闭合时,单片机与之相连的端口变为低电平。3个按键从左到右分别与单片机AT89S8252的P3.2、P3.3、P3.4相连。下面分别介绍这3个键的功能。

P3.2为功能键,第一次按下P3.2键时,取消报警,同时允许温度上限调节;第二次按下P3.2键时,为确定。当P3.2键第一次按下,此时,每按动一次P3.3键,温度值加一,温度最大上限值为99摄式度;每按动一次P3.4键,温度值减一,温度最小上限值为80摄式度。当P3.2键再次按下时,P3.3、P3.4调温功能被关闭。此时,按P3.4键,启动报警功能。

单片机标志及按键功能如下:

20H.0为水温故障标志,1时有效报警

20H.1为水位故障标志,1时有效报警

20H.2为水位故障标志,1时有效报警

20H.3为报警取消标志,1时有效取消报警

按P3.2键,20H.3置1。设置温度确定后,按P3.4键,20H.4清0。

水位高出上限20H.1置1,水位低于下限20H.1置0。水位检测系统故障20H.2置1。

2系统程序流程设计

主程序流程如图7所示。

3结束语

本系统电路结构简单,使用方便,成本低,性能稳定。本设计的突出优点是采用低功耗数字温度传感器进行温度测控,可以大大简化电路设计;采用光电测控水位,可以有效保证水位的自动控制,保证水质无污染;能实现对水温的实时监测、温度显示、水位控制、水位上下限报警、水温报警等功能。

本系统

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应用性强,对实现锅炉自动控制有重大的现实意义,适用于学校、工厂等大中型企事业单位。另外,如果对本设计进行改进,扩展为多点温度控制,再加上上位机,就可以实现远程水温水位自动控制系统,将具有更大的市场应用价值。

参考文献:

[1]童诗白,华成英.模拟电子技术基础.[M].北京:高等教育出

版社,2000.

[2]李珍,付植桐.单片机原理与应用技术.[M].北京:清华大学

出版社,2004.

[3]李朝青.单片机原理与接口技术[M].北京:北京航空航天

大学出版社,2000.

[4]李秀忠.单片机应用技术[M].北京:人民邮电出版社,2007.

基于单片机的水温水位控制器的设计

The Design of Controller for Water Temperature and Level Based on Icrocontroller

Pan Xiao-bei,Guo Zhi-dong

(Sanmenxia Polytechnic,Sanmenxia472000,China)

Abstract:The microcontroller on the water temperature,water level control are introduced in this https://www.wendangku.net/doc/8518816575.html,ing low-power digital temperature sensor for temperature measurement and control,which can greatly simplify the design,performance of this system is also more stable.The use of optoelectronics detect water levels can effectively ensure that the automatic control of water level and the water quality pollution-free.

Key Words:AT89S8252;DS18B20;EEPROM;Power-on reset

(责任编辑王会战)

射,选择生成实体类的包及hibernate mapping file/ update hibernate cofiguration/java data object——

—>选择主键策略——

—>生成即可切换到开发视图,修改映射文件表明为[user],user为关键字,否则sql2005报错。

⑦处理业务逻辑。需注意biz层有DAO层对象的属性,并有setter、getter方法如UserDao,同理Web层有Biz层的属性以及setter、getter方法,如userbiz。

⑧在Spring配置文件中配置各层依赖关系,也可以另外新建dao.xml,biz.xml,web.xml各层间以< import resource="di.xml"/>添加引用,这里就在spring配置文件添加。

⑨修改数据源与action配置数据源dataSource?class="org.springframework.jdbc. datasource.DriverManagerDataSource"action(struts配置文件中)修改type="org.springframework.web.struts. DelegatingActionProxy"并且节点后添加节点?

"classpath:di.xml"/>

配置完毕启动调试。

4结语

SSH集成框架是目前WEB应用中最流行的开发技术。如果SSH各层能够无缝集成,将会大大增强系统的可扩展性、提高系统的运行效率以及降低系统开发和维护成本。本文所提出的SSH体系结构,能够最大程度地实现SSH框架各层的“高内聚、低耦合”目标,简化系统的开发,提高系统的可扩展性、可维护性和可移植性。

参考文献:

[1]陈天河.Struts,Hibernate,Spring集成开发宝典[M].北京:电

子工业出版社,2007.

[2]梁立新.项目实践精解:基于Struts-Spring-Hibernate的Java应用开发[M].北京:电子工业出版社,2006.

[3]王斯琼,牟永敏.Spring在SSH框架中的作用和不足[J].北

京机械工业学院学报,2008(1).

[4]孟劼.精通Spring-Java轻量级架构开发实践[M].北京:人

民邮电出版社,2006.

(责任编辑王会战)

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接第113页)

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基于单片机的温度控制系统设计文献综述

文献综述 题目基于单片机的温度控制 系统设计 学生姓名 X X X 专业班级自动化07-2 学号20070x0x0x0x 院(系) xxxxxxxxxxxxxxxx 指导教师 x x x 完成时间 2011年06月10日

基于单片机的温度控制 系统设计文献综述 1.前言 温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。而且随着现代工业的发展,人们需要对工业生产中有关温度系统进行控制,如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进行热处理,塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行实时监测和精确控制。而有很多领域的温度可能较高或较低,现场也会较复杂,有时人无法靠近或现场无需人力来监控。如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难达到生产工艺要求。且在很多热处理行业都存在类似的问题,所以,设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义。这时我们可以采用单片机控制,这些控制技术会大大提高控制精度,不但使控制简捷,降低了产品的成本,还可以和计算机通讯,提高了生产效率. 单片机是指芯片本身,而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的,是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统,这是单片机应用系统。单片机自问世以来,性能不断提高和完善,其资源又能满足很多应用场合的需要,加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点,因此,应用日益广泛,并且正在逐步取代现有的

多片微机应用系统。 2.历史研究与现状 在工业生产温控系统中采用的测温元件和测量方法不相同,产品的工艺不同,控制温度的精度也不相同,因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。 通常由位式或时间比例式温度调节仪控制的工业加热炉温度控制系统,其主回路由接触器控制时因为不能快速反应,所以控温精度都比较低,大多在几度甚至十几度以上。随着电力电子技术及元器件的发展,出现了以下几种解决的方案: (1)主回路用无触点的可控硅和固态继电器代替接触器,配以PID或模糊逻辑控制的调节仪构成的温度控制系统,其控温精度大大提高,常在±2℃以内,优势是采用模糊控制与PID 控制相结合,对控制范围宽、响应快且连续可调系统有巨大的优越性。 (2)采用单片机温度控制系统。用单线数字温度传感器采集温度数据,打破了传统的热电阻、热电偶再通过A/D 转换采集温度的思路。用单片机对数字进行处理和控制,通过RS - 232 串口传到PC 机对温度进行监视与报警,设置温度的上限和下限。其优势是结构简单,编程不需要用专用的编程器,只需点击电脑鼠标就可以把编好的程序写到单片机中,很方便且调试、修改和升级很容易。 (3)ARM(Advanced RISC Machine)嵌入式系统模糊温度控制。利用ARM处理器的强大功能,通过读取温度传感器数据,并与设定值进行比较,然后对温度进行控制。通过内嵌的操作系统μCLinux获得极好的实时性,并且通过TCP/IP协议能与PC机

太阳能热水器水位水温传感器

Tags:太阳能热水器水位水温传感器 太阳能热水器水位水温传感器 2011-09-06 中国太阳能网我要评论 对于太阳能热水器,控制系统是十分重要的,在我们所遇到的太阳能热水器故障中,90%以上是由于控制系统的故障引起的。 对于太阳能热水器,控制系统是十分重要的,在我们所遇到的太阳能热水器故障中,90%以上是由于控制系统的故障引起的,其中由于水位水温传感器引起的故障率又占50%,所以深入地了解控制系统的作用,了解控制部件的原理,是掌握太阳能热水器安装和维修所必须的。说实在话,太阳能控制器目前完全过关的可以说没有,为此,笔者只能根据自己在长期实践中认为比较好的西子牌自尊太阳能控制仪为基本元件来解说这一章的内容。当然,市面上还有许多太阳能控制仪,质量也可能不错,无法一一介绍。可以负责地说,你只要掌握了本书介绍的控制仪和系统,已经可以解决绝大部分太阳能的问题了。 第一节水位水温传感器 目前探测水位的方法很多,但最常用的是导电式方法和浮子式方法,这两种方法也是太阳能热水器中使用面最广的探测方法,所以本书将专门介绍这两种探测法。(常用的太阳能的水位水温传感器如图7-1-1,图7-1-2所示)

图7-1-1导电式传感器图7-1-2浮子式传感器 太阳能热水器的水位水温传感器是太阳能的眼睛,它将太阳能大部分的信息传给控制仪,控制仪通过对这些信息的处理来管理太阳能热水器,同时将热水器的运行情况告诉用户,让用户合理正确的利用太阳能。传感器是太阳能热水器的重要部件,也是故障经常发生的地方,在太阳能普及的初期,太阳能90%以上的故障来自传感器。随着人们不断总结、改进,太阳能传感器的质量不断提高,传感期的寿命也逐步达到1年以上。 一、太阳能水位的控制原理 1、导电式探测原理 导电式水位传感器的原理就是利用水的导电性来探测水面的高度,如图7-1-3,在图中的水位情况下,0极(公共极)与1、2、3是导通的,与4是不导通的,因此控制系统就可以判断水面在3、4之间。

(完整word版)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 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多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℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 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。 1.2要求 (1)利用模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,停止加热。 (3)用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 (4)无竞争-冒险,无抖动。 1.3技术指标 (1)温度显示误差不超过1℃。 (2)温度显示范围为0℃—99℃。 (3)程序部分用PID算法实现温度自动控制。 (4)检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 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。 2.2显示系统分析与论证 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。

基于单片机的水位控制系统

1 绪论 单片机应用发展迅速而广泛。在过程控制中,单片机既可作为主计算机,又可作为分布式计算机控制系统中的前端机,完成模拟量的采集和开关量的输入、处理和控制计算,然后输出控制信号。单片机广泛用于仪器仪表中,与不同类型的传感器相结合,实现诸如电压、功率、频率、湿度、流量、速度、厚度、压力、温度等物理量的测量;在家用电器设备中,单片机已广泛用于电视机、录音机、电冰箱、电饭锅、微波炉、洗衣、高级电子玩具、家用防盗报警等各种家电设备中。在计算机网络和通信、医用设备、工商、金融、科研、教育、国防、航空航天等领域都有着十分广泛的应用。 随着科技的发展,液位测量技术趋于智能化、微型化、可视化。本设计思想是用单片机做下位机,PC机做上位机,单片机和PC机相结合对水箱液位进行测量和监控。该设计要求具有一定的智能化,可操作性和稳定性好。 1.1 课题背景与研究意义 在工农业生产中,常常需要测量液体液位。随着国家工业的迅速发展,液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。低温液体(液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等)得到广泛的应用,作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷;在发电厂、炼钢厂中,保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等,是设备安全运行的保证;在教学与科学研究中,也经常碰到需要进行液位控制的实验装置。 1.2 国内外研究现状及发展 液位测量的方法比较多,依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。 ●接触式测量法 接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触,从而获得测量参数的方法。

本方法所使用的电容通常由两块圆柱形极板或一个探极与罐壁构成。当液位不同时,电容器的介电常数就不同,故电容量也不同。在此基础上可以把电容量转化为电压、相移、频率、脉宽等物理量,再进行测量。 电容式液位测量装置通常结构简单、灵敏度高、稳定性好、动态响应快,适合于恶劣的工作环境,生产成本也不高;但电容液位测量器需要考虑温度补偿,且介质的成分、水分、温度、密度等不确定变化因素直接影响测量结果的准确性,另外检测电路比较复杂,尤其是检测微小电容量的变化。 ●非接触式测量法 非接触式测量法包括超声波法、调制型光学法、微波法等。其特点是测量手段并不采用浮子之类的固态物,而是利用声、光、射线、磁场等的能量。液位传感器不和被测介质接触,不受被测介质影响,也不影响被测介质,故适用范围广泛。特别是接触式测量装置不能适用的特殊场合,如高粘度、强腐蚀性、污染性强,易结晶的介质。 ●光纤测量法 光纤液位检测是近年来出现的一种新技术。根据光导纤维中光在不同介质中传输特性的改变对液位进行测量。 光纤液位测量有以下优点:精度高、灵敏度好、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好、检测现场无电、光路有抗扰性以及便于与计算机连接,便于与光纤传输系统组成网络等。 目前,市面上进行液位测量的仪表种类繁多,但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中,数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求,往往需要对大批数据进行记录,对其进行后期处理分析,实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。为了获得大批量的数据,得到可靠的分析资料,往往需要长期、多网点的监控记录。在液位测量这一领域中,如江河湖海、城市用水等方面,大量数据长时间,多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析,有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。

基于单片机的模糊温度控制器的设计

基于单片机的模糊温度控制器的设计 1 引言 本文研究的被控对象为某生产过程中用到的恒温箱,按工艺要求需保持箱温100℃恒定不变。我们知道温度控制对象大多具有非线性、时变性、大滞后等特性, 采用常规的PID 控制很难做到参数间的优化组合, 以至使控制响应不能得到良好的动态效果。而模糊控制通过把专家的经验或手动操作人员长期积累的经验总结成的若干条规则,采用简便、快捷、灵活的手段来完成那些用经典和现代控制理论难以完成的自动化和智能化的目标, 但它也有一些需要进一步改进和提高的地方。模糊控制器本身消除系统稳态误差的性能比较差, 难以达到较高的控制精度, 尤其是在离散有限论域设计时更为明显, 并且对于那些时变的、非线性的复杂系统采用模糊控制时, 为了获得良好的控制效果, 必须要求模糊控制器具有较完善的控制规则。这些控制规则是人们对受控过程认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结。然而, 由于被控过程的非线性、高阶次、时变性以及随机干扰等因素的影响, 造成模糊控制规则或者粗糙或者不够完善, 都会不同程度的影响控制效果。为了弥补其不足, 本文提出用自适应模糊控制技术,达到模糊控制规则在控制过程中自动调整和完善, 从而使系统的性能不断完善, 以达到预期的效果。 2 自调整模糊控制器的结构及仿真 (1) 控制对象 一般温度可近似用一阶惯性纯滞后环节来表示, 其传递函数为: 式中: K———对象的静态增益; Tc———对象的时间常数; τ———对象的纯滞后时间常数。 本文针对某干燥箱的温度控制, 用Cohn-Coon 公式计算各参数得: K=0.181; Tc=60; τ=20。 ( 2) 自调整模糊控制器的结构 自调整模糊控制器的结构如图1 所示。

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。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

一种简单实用的水位自动控制系统设计

一种简单实用的水位自动控制系统设计 发表时间:2010-03-10T16:21:22.827Z 来源:《中小企业管理与科技》2010年2月上旬刊供稿作者:周玲钟义广[导读] 近年来对城市供水提出了更高的要求,水塔水位控制自动化系统被不断地改造,以适应社会的发展和人民生活水平的提高周玲钟义广(广西机电职业技术学院) 摘要:本文介绍一种简单实用的水箱水位自动控制系统的基本组成及工作原理,通过对该系统组装测试,达到预期效果,正式应用于乡镇供水系统中。实践证明,该水位控制系统设计方案合理,运行效果好,具有低成本、高使用价值的优点。关键词:水位自动控制系统 0 引言 近年来对城市供水提出了更高的要求,水塔水位控制自动化系统被不断地改造,以适应社会的发展和人民生活水平的提高,满足及时、准确、安全和保证充足供水。目前水位自动控制系统有很多成熟的产品,控制手段主要有单片机监控、比较电路监控、利用PLC和传感器构成水塔水位恒定的控制系统等,运行可靠,可实现远程监控和无人值守。在许多偏远地区,特别是居住相对分散的农村地区,供水问题也待解决。如果仍然沿用人工方式,劳动强度大,工作效率低,安全性难以保障。本文针对乡镇和偏远农村家庭供水的特点,设计一款简单实用、符合要求的水位自动控制系统。 1 水箱水位自动控制系统的组成 针对偏远农村分散居住,取水不方便(包括从水井取水)的特点,考虑到农民生活消费水平不高,设计的供水系统必须是既方便农民的生活,又经济实惠等特点的水箱水位自动控制系统。水箱水位自动控制系统的组成。 由图中可知,水位自动控制系统电路主要由主电路和控制电路两大部分组成。主电路是一台抽水水泵,由220V交流电源电压供电。控制电路由包括整流、滤波、稳压电路、感应电路及限流限压电路组成。 2 水箱水位自动控制系统的设备 水位自动控制系统的设备只需选用价格低廉、安全可靠的设备。 由设备表可知,所有的设备都是简单而常用的小型设备,价格低廉,控制和维护简单易于掌握,对远离城市的偏远地区非常适用。传统的水位控制系统通常使用传感器进行上、下限控制,以保证水位在上、下限之间。此设计中只用三根导线来代替传感器放置在上、下限水位之间,利用水的导电特性完成上、下限水位的自动控制,节省了购买传感器的费用,也不必考虑传感器的故障,进一步降低成本,提高系统的可靠性。 常见的生活用水供应系统工作形式是由外来补充水源(一次水源)向一个高位水塔和一个低位水池补水,再由高位水塔和低位水池(二次水源)向各用户供水。此设计主要考虑针对家庭供水系统(或者某些单独取用水之处),因此只需用(储)水箱而非水塔供水。系统供水是由水箱直接供应,不用考虑由位置高度所形成的压力来进行供水,不用气压供水,不必在屋顶上设置水箱,也不用单独建筑水塔,仅在厨房或需用水的地方放置一足够大的(储)水箱即可满足供水要求。 3 水箱水位自动控制系统的控制原理 该水箱水位自动控制系统结构简单,控制原理如下:系统上电后,交流电源经整流、滤波、稳压后,由电位器调节获得12V直流工作电压。当水箱水位低于下限时,接触器线圈失电,其常闭触头使水泵接通工作,抽水到水箱中;当水位上升到上限时,接触器线圈得电,常闭触头断开,常开触头闭合,水泵停止抽水。 V1、V2用来保护LM317输出端电压为安全电压,使其免受短路电流的影响;V3用来保护三极管,同时避免触电事故的发生。水位的上、下限可通过调整三根导线的位置设定。 4 测试应用 该设计经安装调试,结合实验室给排水系统进行测试,效果良好。正式应用于某乡镇几个家庭的日常用水装置中已将近两年,至今未发生故障。该系统在运行期间稳定性高,完全符合预先规定的标准,只需将控制电路稳压输出调整在10V-12V之间,可投入使用。可用交流变压器供电,也可以用直流供电。 5 结束语 设计的水箱水位控制系统因价格便宜,结构简单,使用方便,不易发生故障,可用于要求不高的给排水系统中,特别适用于城镇及偏远山区取水装置。 参考文献: [1]布挺,王帆.基于西门子PLC的水塔水位自动控制系统[J].科技信息,2009年第12期. [2]曹琦.一种节能的变压变频供水系统[J].变频器世界,2006(7):133-137. [3]朱晓青主编.过程检测控制技术与应用.北京,冶金工业出版社,2002年.

基于单片机的水位控制系统设计

.. . … 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。一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能克服这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制

液体液位是很好的选择。 目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多,着重生产实际的很少。在,新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚,在生产过程中需要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与开发。的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究,对理论、算法和成果的论文较少;在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就,尽管与其他国家比较尚有差距,但是,的高校、研究院所的最大的特点就是实际,与生产实际应用项目无关的问题基本不去考虑,主要考虑选取什么材料,测控什么物理量,优点是什么,与机器设备的通讯接口等等。 2 设计的基本任务和要求 2.1 基本功能 本设计是采用AT89C51单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的水体液位控制系统,在用液位传感器测液位的同时, CPU循环检测传感器输出状态,并用3位七段LED显示示液位高度,检测液位数据,实施报警安全提示,当水体液位低于用户设定的值时,系统自动打开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动关闭水泵或打开排水泵。 2.2塔水位控制原理 单片机水塔水位控制原理如图l所示,图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下.水位应控制在虚线围之。为此,在水塔的不同高度处,安装固定不变的3根金属棒A、B、C。用以反映水位变化的情况。其中,A棒在

基于-单片机的烘箱温度控制器设计

基于单片机的烘箱温度控制器设计 目录 1.项目概述 (1) 1.1.该设计的目的及意义 (1) 1.2.该设计的技术指标 (2) 2.系统设计 (3) 2.1.设计思想 (3) 2.2.方案可行性分析 (4) 2.3.总体方案 (5) 3.硬件设计 (6) 3.1.硬件电路的工作原理 (6) 3.2.参数计算 (7) 4.软件设计 (8) 4.1.软件设计思想 (8) 4.2.程序流程图 (9) 4.3.程序清单 (10) 5.系统仿真与调试 (11) 5.1.实际调试或仿真数据分析 (11) 5.2.分析结果 (13) 6.结论 (12) 7.参考文献 (13) 8.附录 (14)

1.项目概述: 1.1.该设计的目的及意义 温度的测量及控制,随着社会的发展,已经变得越来越重要。而温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数,准确测量和有效控制温度是优质,高产,低耗和安全生产的重要条件。在工业的研制和生产中,为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度,采用微电子技术是重要的途径。它的作用主要是改善劳动条件,节约能源,防止生产和设备事故,以获得好的技术指标和经济效益。 而本设计正是为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度,采用以51系列单片机为控制核心,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。 通过本设计的实践,将以往学习的知识进行综合应用,是对知识的一次复习与升华,让以往的那些抽象的知识点在具体的实践中体现出来,更是对自己自身的挑战。 1.2.该设计的技术指标 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。炉温可以在一定围由人工设定,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围。 (1) 1KW 电炉加热(电阻丝),最度温度为120℃(软件实现) (2)恒温箱温度可设定,温度控制误差≦±2℃(软件实现PID) (3)实时显示温度和设置温度,显示精度为1℃(LED)。 (4)温度超过设置温度±5℃,发出超限报警,升温和降温过程不作要求。 (5)升温过程采用PID算法,控制器输出方式为PWM输出方式,降温采用自然冷却。 (6)功率电路220 VAC供电,强弱电气电隔离 2.系统设计 2.1.设计思想 以87C51单片机为整个温度控制系统的核心,为解决系统出现一时的死机的问题,需构建复位电路,来重新启动整个系统。要想控制温度,首席必须能够测量温度,就需要一温度传感器,将测量得到的温度传给单片机,经单片机处理后,去控制继电器等器件实现电炉的断与通来达到温度期望值,当温度超过设定上下限值时,可以通过中断信号,控制指示灯的亮灭,来提醒温

基于51单片机的温度控制系统的设计

基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统,在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下: ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度; ②在不超过最高温度的情况下,能够通过按键设置想要的温度并显示;设有四个按键,分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键; ③DS18B20温度采集; ④超过设置值的±5℃时发出超限报警,采用声光报警,上限报警用红灯指示,下限报警用黄灯指示,正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求,本次设计是基于单片机的课程设计,由于实现功能比较简单,我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能,因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中,可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯,报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一:使用LED数码管显示采集温度和设定温度; 方案二:使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单,使用方便,但在使用时,若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号,且显示时数码管不断闪动,使人眼容易疲劳;若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好,背光亮度可调,而且比LED 数码管显示更多字符,但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后,我选用了LCD显示屏作为温度显示器件,由于显示字符多,在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度,可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。

3.硬件设计 根据设计要求,硬件系统主要包含6个部分,即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示: 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式,如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端,其频率范围为~12MHz ,经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路,为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作,其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作,以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中,有时会出现工作不正常的情况,为了从异常状态中恢复,同时也为了系统调试方便,需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式,因为本次设计要求需要有启动/复位键,因此本次设计采用按键复位,如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路

基于单片机的水位控制系统设计

单片机原理及系统课程设计 专业:自动化 班级:自动化1201 姓名: 王文玉 学号:201209005 指导教师:苟军年 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014年12月12日

基于单片机的水位控制系统设计 1 引言 单片机课程的学习,不仅要在课本上学到知识,更要在实际中得到锻炼。我认为要学好单片机这门课程,更重要的是要学会通过实践巩固学到的知识,只有把学到的知识通过实践不断体会理解,才能更好的掌握这门课程。本次课程设计我选择制作的题目是基于单片机的水位控制系统的设计,在此次课程设计中主要以水塔供水为例,进行设计介绍。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能,实现超高、低警戒水位报警,超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图,给出相应的软件设计流程图和C语言程序,并用Proteus软件仿真。 1.1 设计背景 水位控制系统是现今生活和工业一种比较实用的系统,其应用范围广泛,主要涉及水塔、水库和锅炉水位的控制等领域。以水塔供水为例,供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围,避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前,控制水塔水位方法较多,其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行,使水塔内水位保持恒定,以保证连续正常地供水。实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动,应采用电压控制水位,通过实时检测电压,测量水位变化,从而控制电动机工作状态,保证水位在正常范围内。 2 设计方案及原理 2.1通过水位变化上下限的控制方式 这种控制方式通过在水塔的不同高度固定不动的3根金属棒ABC,以感知水位的变化情况。A棒接+5V电源,B棒﹑C棒各通过一个电阻与地相连。利用51单片机为控制核心,设计成一个对供水箱水位能自动进行检测控制的系统。如果水塔水位处于警界低水位状态时,启动水泵,水泵开始正转,开始向水塔供水;如果水塔水位处于正常水位状态时,水泵停止工作,水泵停转;如果水塔水位处于警界高水位状态时,启动水泵,水泵开始反转,开始从水塔排水;供水系统出现故障时,自动报警;故障解除时,水泵恢复正常工作。 2.2水塔水位控制原理 在水塔内的不同高度处,安装固定不变的3根金属棒A、B、C,用以反映水

基于单片机水温控制器的设计设计

基于单片机水温控制器的设计设计

基于单片机的水温控制器的设计 摘要 本系统的设计可以用于热水器温度控制系统和饮水机等各种电器电路中。它以单片机AT89S52为核心,通过3个数码管显示温度和4个按键实现人机对话,使用单总线温度转换芯片DS18B20实时采集温度并通过数码管显示,并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态,如:温度设置、加热、停止加热等,整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。 关键词:单片机;数码管显示;单总线;DS18B20

目录 1 绪论 ................................................................................................................................... - 1 - 2 系统总体设计 ................................................................................................................... - 2 - 2.1硬件总体设计.................................................................................................... - 2 - 2.1.1硬件系统子模块 ............................................................................... - 2 - 2.2 软件总体设计................................................................................................... - 2 - 3 硬件系统设计 ................................................................................................................... - 4 - 3.1硬件电路分析和设计报告................................................................................ - 4 - 3.1.1单片机最小系统电路 ....................................................................... - 4 - 3.1.2 键盘电路 .......................................................................................... - 5 - 3.1.3 数码管及指示灯显示电路 .............................................................. - 5 - 3.1.4 温度采集电路 .................................................................................. - 7 - 3.1.5 电源电路 ........................................................................................ - 11 - 3.1.6报警电路设计 ................................................................................. - 12 - 3.1.7加热管控制电路设计 ..................................................................... - 12 - 4 系统软件设计 ................................................................................................................. - 14 - 4.1主程序流程图.................................................................................................. - 14 - 4.2各个模块的流程图.......................................................................................... - 16 - 4.2.1读取温度DS18B20模块的流程 ................................................... - 16 - 4.2.2键盘扫描处理流程 ......................................................................... - 18 - 4.2.3 报警处理流程 ................................................................................ - 18 - 5 系统调试 ......................................................................................................................... - 20 - 5.1 硬件电路调试................................................................................................. - 20 - 5.2 软件调试......................................................................................................... - 20 - 5.3 系统操作说明................................................................................................. - 21 - 5.4数据测试.......................................................................................................... - 21 -总结 ................................................................................................................................. - 23 -致谢 ................................................................................................................................. - 24 -参考文献 ............................................................................................................................. - 25 -附录一:系统源程序......................................................................................................... - 26 -附录二:系统硬件总图..................................................................................................... - 35 -

基于单片机的电热水器水温水位控制系统设计

基于单片机的电热水器水温水位控制系统设计 摘要 随着人们生活水平的提高,各种热水器的使用已相当普及。与之相配套的控制仪也相继问世。然而,目前市场上的各种热水器控制电路还与理想要求相差甚远。因此我设计了新型的热水器水温水位控制系统来满足于当今的需求,该热水器智能控制系统主要由 80C51单片机控制、DS18B20温度传感器、独立键盘、LED数码管和报警系统组成。该系统能测量并显示水温、设置水温范围,若水温不处于所设置的水温范围则报警,同时还能对水位进行设置及加水,先设置好需要加水的水位段数,单片机会根据这个数进行判断是否加水。通过软硬件调试使以上所述功能都能正常实现。 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,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。 关键词:单片机;DS18B20;水温水位控制

Electric Water Heater Water Temperature-Level Control System Based on SCM Abstract With the improvement of people's living standard, the use of various water heater is very popular. Control apparatus and the matched field. However, the current market on the various water heater control circuit and the ideal requirements differ very far.So i design a new type of water heater water level control system to meet the semand in nowdays. The design of solar water heaters intelligent control system is mainly composed of single-chip80C51,DS18B20 temperature sensor,an independent keyboard ,LED and alarm system.The system can measure and display water temperature ,set the range of water temperature,of the water temperature is not in the range of setting temperature is alarming.At the same time,you can set the water level and add water,first,need to set up the water level above the water,single-chip will determine whether add the water or not according to the number.Through hardware and software debugging,the above functions can be normal. 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.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, What’s more, its based on single ways of improvement have wide application meaning. Keywords: singlechip; water level’s examination; water temperature’s examination 目录

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