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1、毕业设计(论文)题 目：温度及水位控制系统的设计与制作学生姓名周丽娜学 号专业班级电子1201二级学院信息工程学院指引教师（职称）郑丽君（） 年6 月 诚信承诺书本人谨此承诺，本人所写毕业设计（论文）均由本人独立撰写，无任何抄袭行为。凡波及她人的观点材料，均作了注释。如浮现抄袭或侵犯她人知识产权的状况，愿承当由此引起的任何责任，并接受相应的处分。 学生签名：年 月 日温度及水位控制系统的设计与制作【摘要】 本文重要结合目前温度及水位检测系统的研究现状，选用了宏晶公司生产的STC89C51单片机作为主控基本，并配合DS18B20温度传感器、LCD1602液晶屏等模块设计了一款单片机控制系统。在硬
2、件上，以C51单片机、复位电路以及时钟电路构成单片机最小系统，选择DS18B20传感器作为水温采集模块，并辅之以其她电路模块，实现了本系统的硬件系统。在软件上，使用C语言描述软件系统，并通过Altium Designer绘制电路原理图、Visio绘制软件流程图的方式来描述本系统的设计过程。通过多次测试，本系统达到了预期的设计目的，并体现出了良好的性能。 【核心词】 STC89C51单片机，水位检测，DS18B20温度传感器【Abstract】 In this paper, combined with the research status of the temperature and wate
3、r level detection system, selection of the macro crystal produced the STC89C51 MCU as the main control foundation, and with DS18B20 temperature sensor, LCD1602 LCD module design of a microcomputer control system. In hardware, with C51 monolithic integrated circuit, reset circuit and clock circuit co
4、mposed of MCU minimum system, choose DS18B20 as the temperature acquisition module, and complemented by other circuit module, this system. The hardware system is realized. In the software, use the C language to describe the software system, and through the Altium Designer drawing circuit principle d
5、iagram and Visio drawing software flow graph to describe the design process of this system. After repeated testing, the system achieved the desired design goals, and shows good performance.【Key Words】 STC89C51，Water Level Detection，DS18B20 Temperature Sensor目 录1 绪 论11.1 温度水位控制系统发展背景11.2 水温控制技术的国内外发呈
6、现状21.3 本文重要内容22 方案选择及元器件简介32.1 主控单片机的对比与选择32.2 STC89C51单片机芯片42.3 DS18B20温度传感器概述42.4 LCD1602液晶屏简介53 硬件系统设计73.1 系统总体设计73.2 STC89C51单片机最小系统7 3.2.1 复位电路7 3.2.2 晶振电路83.3 DS18B20电路设计83.4 LCD1602液晶屏电路设计93.5 水位检测电路设计93.6 继电器及其驱动电路设计104 软件系统设计124.1 主程序流程设计124.2 DS18B20温度转换流程设计134.3 LCD1602液晶屏工作流程图设计14 4.3.1
7、写数据流程图14 4.3.2 写指令流程图154.4 加热模块工作流程设计15结 论17参照文献18附 录 A19附 录 B20附 录 C22附 录 D23致 谢33 图目录图2.1 STC89C51单片机4图2.2 DS18B20温度传感器5图2.3 LCD1602液晶屏6图3.1硬件框图7图3.2复位电路8图3.3晶振电路8图3.4 DS18B20电路设计9图3.5 LCD1602液晶屏电路9图3.6水位测量模块10图3.7继电器及其驱动电路11图4.1主程序流程图13图4.2 DS18B20工作流程设计14图4.3写数据流程图14图4.4写指令流程图15图4.5 加热模块工作流程设计16
8、图5.1 实物图17图5.1 实物图1 绪 论1.1 温度及水位控制系统发展背景温度参数是多种行业都需要检测的一种重要参数，是生活和生产上最最基本的物理量，几乎工业上的大小环节都离不开对温度的精确控制，它是决定产品质量的决定性因素，例如在烟草生产公司，温度在烘烤车间是决定烟叶色泽和质量的首要保障；而在冶金行业，温度是决定化学反映效率的重要条件，因此在历史上产生了多种监控温度的措施（如学习算法、模糊算法以及PID算法等），它们在不同的应用场合都能发挥出很灵活的控制性能。在工业上，监控温度的控制器重要使用微解决器，如单片机、PLC或者DSP等，随着单片机技术的飞速发展，目前32位单片机（如SST公
9、司的STM32）已经在微解决器界大行其道，它优秀的性能可以使得过去的老式控制系统大幅提高，因此对于温度参数的控制，各行各业也提出了更高的规定，不仅规定温度稳定、克制干扰以及迅速达到设定温度等，这些规定的实现对于性能优越的微解决器是非常容易的。纵观目前水温监控系统市场现状，可以发现已经相称成熟，但是许多系统的功能还都停留在近距离控制，随着以太网技术、红外遥控技术、RFID（射频通信）系统、GSM技术以及蓝牙技术的发展并且低成本化，将这些数据进行远程传播已经变得也许，这样将远程数据传送技术和温度控制技术结合在一起，就衍生出了一种性能更加完善的水温监控系统，它能使得温度控制变得远程化，只要坐在电脑边
10、、持手机或者拿着遥控就能实现对水温的灵活监控，这将车间人员解放出来，同步也可以减少高温对人员的伤害。所谓水位控制系统指的是可以通过传感器的液位采集作用而实现也为自动控制的电子控制系统，一般状况下这种系统由微解决器、液位传感器、水泵、排水装置、终端按键、显示屏以及报警器等部分构成，在这种系统的作用下，工业生产或者家居生活可以实目前无人管理状况下的自动运营，节省大量的人力物力，大幅度提高公司生产效率。老式的液位控制已经延续了数百年，在古代的某些作坊或者小型加工厂中可以常常看到通过人工的方式实现生产加工中的液位管理，添加水通过水桶加注，换水也是通过人工操作，这就是最为原始的液位管控制系统。几百年后随
11、着工业技术的发展，自来水进入了千家万户以便了人们的平常生活，在工业活动中对于液位控制作业也享有到了自来水管道的便利，由于工人们再也不用提着水桶去完毕加水放水的劳累体力活了，只需要在现场看紧也为高度，管理好自来水龙头的开关，避免水溢出来。再到后来浮现了现代化工业生产，此时电子技术以及微解决器技术广泛发展，涌现除了一大批用于辅助工业活动的电子控制系统，在水塔水位控制系统中，最为出名的就是采用PLC作为主控核心的也为管理系统，由于采用了PLC作为控制器，因此基本实现液位高下的自动管理，基本无需人为干预，通过液位传感器来实现水箱中液位的采集，将采集到的信息传送到PLC进行解决，接着PLC根据也为状况来
12、相应的启闭水泵或者排水阀的工作，以此来达到液位的自动化管理。这种PLC系统用在干扰状况较为严重的工控场合可以体现出非常高的稳定度，内部程序在运营过程中基本不会浮现运营错误等状况，因此成本也非常高。近几年来的单片机技术日益完善，单片机控制系统逐渐渗入到工业领域的各个角落，单片机的稳定性跟过去相比已经获得了质的奔腾，在水位控制系统方面，目前市面上已经浮现了多种类型的以单片机作为主控核心的自动控制系统，这些产品重要分为超声波探测式、电磁波探测式、激光探测式以及机械浮子式几类，根据液位探测的精度以及精确度辨别，激光探测式性能最佳，而已使用广泛度以及成本来看，机械浮子式数第一。由于单片机的成本远低于PL
13、C系统，并且目前单片机的性能和稳定度在不断提高，已有和PLC持平的趋势，因此如果采用单片机作为也为控制系统的主控器，那么将大幅度减少其生产成本。1.2 水温控制技术的国内外发呈现状远程水温监控技术目前正朝着网络化、更远距离化的方向发展，在网络化方面，诸多研究者正在不断地将以太网模块、互联网总线植入到水温监控系统内，有了以太网模块，多种水温监控系统就可以构成一种小网络，多种小网络就可以构成一种大网络，从而进行集中管理、监视和维护。麻省理工大学的一种研究小组开发了一款可以手机对水温进行监控的系统，它的智能之处在于这个系统不仅在手机上设计了水温的监控界面，同步可以将多项参数（如温度、湿度以及气压等）
14、通过GPRS模块发送给手机持有者，这样公司人员在给自己的手机上下载这个系统后，就可以在办公室内轻松的检测车间的水温状况，省去了现场监管的麻烦。而国内的研究者也在这方面获得了很大的成果，她们将以太网植入了水温控制系统中，通过网络数据实现了对水温的灵活监控。1.3 本文重要内容本文以基于单片机的温度及水位控制系统为研究目的，设计了一款可以实现温度和水位自动测量的电子控制系统，在文章第一章，重要对系统的发展背景和国内外发呈现状进行了描述，第二章对系统的设计方案以及元器件进行了选择和简介，文章的第三章对硬件系统进行了设计，第四章重要对软件系统进行了设计。2 方案选择及元器件简介2.1 主控单片机的对比
15、与选择方案一：选择8位的51内核单片机作为主控核心，由于51单片机进入中国学生的视野比较早，它一般作为高校里单片机课程的重要教学题材，因此具有广泛可使用的资料和现成例程，其库函数目前也比较丰富，因此在使用时比较容易上手，特别是对刚开始迈进单片机大门的学生来说。目前使用最广泛的AT89C51和STC89C51同是采用典型51内核的8位单片机，这两者的区别是AT89C51是单片机巨头ATMEL公司研发的，STC89C51是国内的宏晶公司推出的，两者互相兼容，此外最基本的C51单片机采用串口下载程序，不需要昂贵的仿真器，因此成本非常低。但是其缺陷也非常明显，由于C51单片机比较基本，因此其内部资源非常贫乏，只集成了UART、定期器等模块，中断资源比较少，只有P3.2和P3.3两个管脚可以进入管
