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1、. . .商用节水淋浴器的设计与实现毕业论文目录1绪 论11.1本课题的研究意义及必要性11.2目前发展趋势及研究的主攻方向22系统分析42.1系统的功能概述42.2系统I/O分配情况83系统硬件103.1单片机最小系统板103.11 系统的控制核心-单片机103.12 晶振电路及其原理、测试方法113.13 系统供电及稳压电路113.14 指示灯电路及其测试123.15 复位电路143.16 MAX232下载电路、USBRS232转换以及串行通信143.17 蜂鸣器的连接183.18 热电阻与AD模块的使用及其调试方法193.19 温度调节、水量调节与中断模块调试方法223.2流量计及其调试
2、方法243.3红外模块的测试263.4继电器模块及其调试273.5数码管模块及其调试293.6 浮球开关及其自动上水功能编程354系统软件374.1KEIL开发环境374.2STC-ISP烧录工具394.3波特率计算器414.4串口调试助手414.5Visual Basic 6.0424.5.1 VB的编程界面434.5.2 MSCCOM串行通信控件444.5.3 ADO DATA 数据访问控件45设计中遇到的困难及其解决方案48结语50参考文献51附录A 部分代码521 绪 论1.1 本课题的研究意义及必要性我国属于缺水国之列，人均淡水资源仅为世界人均量的14，居世界第109位。中国已被列入
3、全世界人均水资源13个贫水国家之一。专家们警告：“20年后中国将找不到可饮用的水资源”。美国民间有影响的智囊机构世界观察研究所发表的一份报告中称：“由于中国城市地区和工业地区对水需求量迅速增大，中国将长期陷入缺水状况。”中国的黄河在过去的10多年年年断流，其中1997年断流226天。流经中国一些人口稠密集地区的淮河去年也断流了90天。根据卫星拍摄的照片，数百个湖泊正在干涸，一些地方性的河流也在消失。目前全国600多座城市中，有300多座城市缺水，其中严重缺水的有108个。其中北京市的人均占有水量为全世界人均占有水量的113，连一些干旱的阿拉伯国家都不如。如果节水从点滴做起，从身边做起，让我们把
4、目光投向身边大大小小的澡堂，它们普遍的存在严重浪费水资源的现象，许多人觉得花钱买的，就不节约使用，开长流水，洗澡的时间一再拖延，殊不知，水是一种极其特殊的商品，节约水不但是经济层面的事情，更是一种社会责任。虽然比起工业用水，这点水量可谓是九牛一毛但是积少成多，如果将全国的澡堂都进行节水改造，那节省的用水量也是相当客观的，想想西部的家庭取水困难，想想我们的国家即将面对的水资源困乏，对澡堂的节水改造是相当有意义的，对人们节水观念的培养也起到积极的作用。我所设计的就是一种对旧式澡堂进行节水改造的自动化设备-商用智能淋浴器。它的节水功能不但是因为采用了红外感应出水，而且对于每一个消费者而言，缴费后都拥
5、有固定的用水量，洗澡过程中能实时地显示剩余水量，超量用水后蜂鸣器报警，并且显示超量信息，服务结束后按量收费。一切手续在服务台的电脑上完成。为了提高服务质量，该系统还有会员消费模式，从数据库中调出会员的余额等信息，发送到淋浴器直接进行消费，十分方便。如果成功研制并推广，它必将造福于社会，对我国经济社会的可持续发展做出贡献。1.2 目前发展趋势及研究的主攻方向对整个智能淋浴系统来说，国已经有过大量类似的实践应用，一小部分澡堂已经进行了节水改造，但这方面的工作做得远远不够。据网上调查，类似的智能淋浴系统（大部分为IC卡淋浴）售价昂贵，动辄几万元的改造费用让一些小的洗浴场所望而却步，我研究这个系统的目
6、的就是探究以最精简的方式，实现智能节水，并且大幅降低改造费用。另一方面，现有的很多节水淋浴系统，或者是只注重于节水（如七餐浴池的红外淋浴），而忽略了淋浴器的智能，导致了洗浴的愉悦感很差，消费者故意延长洗浴时间，对培养节水的意识并无太大的作用。而我设计的这个系统，不但使用了红外感应出水，而且每个消费者缴费后有固定的用水量，超额消费后，要另外交钱。多用多交，少用少交，实现有效节水，该淋浴器的智能还体现在洗浴中断不进行任何操作，只显示余额和超额信息，所有的操作均在PC界面完成，PC与淋浴器控制核心-单片机使用串口进行通信。从单项技术来讲，该系统用到的技术，除了单片机晶振、下载口电路焊接、红外模块、调
7、压模块焊接、流量计的使用，数码管显示、蜂鸣器报警电路，关键技术有三项：PC与单片机的RS232串行口通信，VB控制界面编程、会员ACCESS数据库编程（包含VB与ACCESS数据库的接口程序设计）。随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。PC机具有强大的监控和管理功能，而单片机则具有快速及灵活的控制特点，通过PC机的RS-232串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。因此如何实现PC机与单片机之间的通讯具有非常重要的意义。当需要处理较复杂数据或需要对多个采集数据进行综合处理单片
8、机的算术运算和逻辑运算能力显的不足，这时往往需要借助计算机系统。将单片机采集的数据通过串行口传给PC机，由PC机高级语言或数据库语言进行处理，或者实现PC机对远程单片机进行控制。因此，实现单片机与PC机之间的远程通信更具有实际意义。使用VB语言是面向对象的编程语言，可以方便的设计出在window环境下友好的人机界面，通过调用AIP接口函数对串口数据的操作，用户可以轻点几下鼠标就能实现计算机控制。ACCESS是微软开发的小型数据库,旨在强占数据库领域的低端市场,微软虽然强大,但非专业做数据库的公司, ACCESS的性能根本无法与ORACLE和DB2相媲美.但由于微软WINDOWS操作的普及,使得
9、ACCESS和WINDOWS操作系统兼容的非常的好，稳定性极佳,通过许多加密技术后,安全性也有了提升,受到个人开发者甚至中小型企业的欢迎,牢牢的控制着数据库的低端市场. 只要WINDOWS操作系统不被淘汰,ACCESS就会经久不衰的致霸数据库领域的低端市场,前途非常光明。.参考资料.2 系统分析2.1 系统的功能概述图2.1 系统部件图示本设计比起已经出现的类似设备拥有六大特色：1、 红外感应出水，安全性好，在水加热的过程中和水温超限时不可出水。2、 实时显示水量（上位机显示已用水量，服务端显示剩余水量）且用户水量自主设置。3、 温度实时显示（上位机与服务端同时显示），且用水温度可自主设置。4
10、、 水温上下限报警，水量下限报警。5、 上位机消费模式，上位机通过RS232通信可控制服务的启停，并且拥有会员信息数据库库，可在会员模式下结账。6、 自动上水功能。通过两个浮球开关可检测水容器的水位，利用水泵补水。作为一个节水的商用淋浴设备，我的设计目的突出三点一个是“节水”一个是“智能”，再就是“商用”。上述特色中前两个体现了节水的理念，第三、第四和第六个特色体现了智能的理念，第五个特色体现了商用的理念。系统的工作过程如下：打开“淋浴器.exe”可执行文件，服务界面展开，在界面点击“开启服务”按钮，界面及中控台前后对比如图2.2及图2.3图2.2 点击“开启服务”按钮后界面对比图2.3 中控
11、台在开启服务前后的对比（将已用水量初始化为2.00是调试需要）此时系统在满足：红外感应到障碍、水温适中（在设定温度上下5度围）、有剩余水量的三个条件后，普通继电器闭合、固态继电器输出端导通，水泵工作，可以出水。图2.4 感应到障碍并出水服务过程中可以对水量和温度进行设定。消费结束后点击“停止服务按钮”，弹出选择结账方式窗口，可以选择“普通用户结账”和“会员结账”两种方式。普通用户结账，输入当前水价，弹出付款窗口，付款成功后，由管理员发送消息记录，点击“已收款”退出系统。如图2.5。图2.5 普通用户结账界面会员消费时，在选择结账方式界面选择“会员结账”，由客户提供的密码查询会员相关信息，输入会
12、员水价，进行结账，结账后新的余额信息返存回数据库，管理员发送消息记录消费结束。如图图2.6 会员付款查询界面图2.7 会员付款界面付款结束后弹出“服务结束”对话框，退出系统。图2.8 服务结束对话框在服务界面的首页也可以选择进行“会员信息管理”和“账单管理”，在会员信息管理界面可以实现对会员信息的增添、删除、修改、查询等基本操作；在账单管理界面可以查看所有账单，也可以只保留当月的账单。图2.9 会员信息管理界面图2.10 账单管理界面 系统硬件连接系统的硬件大概包括三大部分：上位机控制端、中控台、服务端。上位机控制端为运行控制软件的微型计算机，中控台即单片机及其周边模块，上位机与中控台以RS2
13、32-USB的通信线连接。服务端主要有流量计、红外模块、水位计、热电阻、加热器等功能构件和水泵、喷头、水池等淋浴设施。系统连接示意图如下：图2.11 系统硬件连接示意图（红线为电源线，蓝色线为信号线）2.2 系统I/O分配情况对于了解系统的结构及运行情况，清楚系统的IO分配情况至关重要，即外围的各个模块与单片机的连接方式，这一部分容在系统代码工程文件的头文件IO.h中有详细解释。单片机选用的是40引脚双列直插STC12C5A60S2。热电阻使用一路AD，即SCLK/ADC7/P1.7。流量计介入单片机使用计数器TO即CLKOUT0/INT/T0/P3.4引脚。红外模块、指示灯等所定义的IO口名
14、称如下（即自编的头文件）：sbit p1_0 = P10; /外部中断0点亮（设定用水量按键）低电平点亮sbit p1_1 = P11; /外部中断1点亮 （设定温度按键）sbit p1_2 = P12; /串行数据接受完成标志sbit p1_3 = P13; /串行数据发送完成标志sbit p1_4 = P14; /高水位灯sbit p1_5 = P15; /低水位灯sbit p1_6 = P16;/代码中不可直接使用P16sbit jidianqi1 = P36; /高电平接通sbit jidianqi2 = P37; /高电平接通sbit hongwai = P00; /红外模块信号线s
15、bit DIN = P01; /MAX7219串行数据输入sbit CLK = P03; /MAX7219串行时钟sbit LOAD = P02; /MAX7219显示数据锁存控制sbit shuiwei_high=P04; /高水位测量sbit shuiwei_low=P05; /低水位测量sbit fengmingqi=P06; /蜂鸣器sbit jidianqi3=P07; /水位控制继电器/开发环境中自带头文件中没有包含的寄存器地址sfr ADC_CONTR=0XBC; /AD控制寄存器sfr ADC_RES=0XBD; /AD结果寄存器sfr P1ASF=0X9D; /选择哪一路为AD其余为IOsfr IPH=0XB7;sfr BRT=0X9C; /独立波特率发生器sfr AUXR=0X8E; /辅助寄存器3 系
