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1、本科毕业论文设计）题目：水位水温检测系统的设计与制作学院：物理与电子科学学院班级：姓名：指导教师：卢玉和 职称： 教授完成日期： 2014 年 5 月 25 日水位水温检测系统摘要：此系统的设计主要是采用了 STC89C52 这种单片机，还有其它设备如：单 总线温度传感器DS18B20，三极管与少量的上拉电阻，串口与并口功能兼具的液 晶示出器LCD12864,以及发声器等，要做出具有可以出示容器内水位水温的小型 仪器。此系统包含硬件与软件两大部分，硬件部分又包含五小部分：单片机、 DS18B20 监测、三极管，上拉电阻装置、显示部分、发声提醒装置。这样的设计 就能使那些需要具备这些功能的水容器
2、有了可行的仪器，而这种仪器是简单耐用 的，是容易移动的，是价格低廉的。关键词：芯片STC89C52；传感器DS18B20；发声提醒器。目录1绪论 1-1.1 背景 1-1.2研究与发展前景 1-2设计水位水温系统的目的与内容 1-2.1设计的目的 1-2.2设计的内容 2-3水位水温系统的硬件分析 2-4 硬件部分介绍 2-4.1主控芯片单片机 2-4.2 DS18B20 测温装置 4-4.3 测水位装置 6-4.4 12846测温装置 6-4.5发声装置 7-5硬件工作情况介绍 7-6软件部分介绍 8-6.1仿真电路 8-6.2软件程序 9-6.3软件检测 9-7实物与功能检查 10-8总结
3、 11-参考文献 12-The detection system of Water level and temperature 13-致谢 14-1 绪论1.1 背景近年来由于科学技术的高速发展，可以说科技产品已经走进了寻常百姓家， 现在的人们对生活的质量要求越来越高，家用电器作为生活不可缺少的部分显得 至关重要。为了符合大众的要求，电器产品也变得更加便利化与舒适化。这更加 推动了科学技术的不断发展与创新，传统的水容器没有任何可以显示温度和水位 的装置，人们只能通过打开水容器的盖子才能知道其中的水位，对于水容器中水 的温度更是只能猜测大约有多少度，非常的不方便以及非常不准确。而上面的种 种问题
4、用这个系统完全可以解决。而这种系统可以用于鱼缸、浴池、锅炉等。正 是由于此系统的各种优点使得客户不仅用的放心，更用的实惠。世界经济的快速发展，以及中国加入WTO,使得科技的竞争、人才的竞争变 得异常激烈，生活节奏的加快使得世界各地的人对傻瓜式的产品需求开始呈对数 形式上升，这也对从事电子的人的创新以及探索无形中提出了要求。1.2 研究与发展前景本系统主要是对系统各功能的研究与实现，水容器内水位、水温的示出、水 低于10%发声提醒这些功能可以合理的运用大学所学的软件C语言编程知识与硬 件焊接制作相结合的办法来实现。每次加水的水量以及水温可根据环境需要由用 户自由加热加水，用户不必费尽心思的想水容
5、器内究竟有多少水，还要不要加水， 水温究竟有多高，是不是达到要求了，这样就很大提高了工作与生活的效率。可以预见在未来的工作与生活中，该系统以绝对的优势用在各种需要的水容 器中，前途一片大，而由此带来的社会效益、经济效益是不能预计的。2 设计水位水温系统的目的与内容2.1 设计的目的此设计的目的是为了让用户对所使用的水容器中水位水温有一个明白的认 识。例如鱼缸里水的温度与水容量对鱼的生活环境很重要，浴池内水的温度与水 位对洗浴的人来说也很重要等。而设计的实物能够帮助用户知道容器内的水容量、 水温的多少与高低，此系统可以被安置在厨房、鱼缸、水池等对水位水温有要求 的地方。水容量低于 10%以下即发
6、声提醒，而且人们也可以通过出示地水温来改 变水的温度，通过发出声音提醒人们往容器内加水。使这两项都达到工业生产与 日常生活所需的要求。2.2 设计的内容系统的内容对后期实物的制作有很大的影响，决定着实物是否能顺利完成。 这里对设计的内容做简单介绍：此系统主要是利用了单片机。单片机简单易操作 的优点使得各个功能的实现没想象中那么难；水位检测装置是固定在水容器壁内 位置不同的十根彩排线还有少量三极管以及少量上拉电阻，通过彩排线端的金属 片构成接触点接触水面如果导通将传到三极管的基级完成信息传送再由 C 语言编 程指令的处理转化成可示的信息，如果不导通将不传送任何信息；水温检测装置 是由单总线防水温
7、度传感器的金属探头接触水面获取信息，也经 C 语言程序处理 转化成可示信息；发声装置主要是简单的蜂鸣器。在系统设计完成后可以进行简 单检查，而生活中的容器随处可见，而功能能不能正常运行一目了然。这种设计 可以满足低消耗、低投资、零排放的优点。3 水位水温系统的硬件分析本系统分硬件与软件设计，两者对设计能否成功都很重要，所以对这两部分 的介绍都必不可少。下面首先对硬件部分做简单介绍可以用一个简单的图来概括 水位水温系统设计的原理图如下所示。4 硬件部分介绍4.1 主控芯片单片机89C52 是 STC 公司生产出来的。由于其兼容性好可以与好多其它器件配合使 用，也容易理解，入手也快，所以使用起来非
8、常方便2。该系统用到了晶体振荡电路，所以这里对其工作情况简单陈述一下：与芯片的XTAL1、XTAL2这两个引脚连接。晶体振荡电路4-1所示。图 4-1 晶体振荡电路1. 单片机的显著特点1. 工作电压为 5V 电压小、功率低2. 工作频率可以达到 50MHz3. 该芯片中 C 代表商业级芯片4. 该芯片内存为 8K5. 发展空间比较大6. 有五个外部中断，一个总中断控制2. 简单的个引脚介绍VCC为电源电压引脚VS S为接地引脚P0端口：它包括P0.0到P0.7，是从第39脚开始到第32脚，P0即可以作为 输入输出口使用，也可以作为地址或者数据总线使用。本系统主要使用P0 口的输 入输出功能。
9、P1端口：它包括P1.0到P1,7,是从第一个引脚开始到第八个引脚结束。除此 之外，它其中的两个引脚P1.0和P1.1还可以作为触发输入和外部技术输入。P2端口：它包括P2.0到P2.7，是从第21脚到第28结束。对C语言和汇编 语言都适用，与此同时P2也接收一些控制信号。P3端口：它包括P3.0到P3.7，是从第10脚到第17脚。P3的每个引脚都有 两个功能。RST是第九个引脚是复位输入引脚。属于单片机的复位初始化引脚，能够将 处于其它状态的芯片都初始化为方便可操作状态。两个周期电平输入后有高电平 才能工作。P3的第二功能如图4-2所示图4-2 P3 口的第二功能表4.2 DS18B20测温
10、装置温度传感器即是大众化的产品，又是现代世界科研的高端发展前景好的产业, 在生产生活中使用比较普遍，如军事领域、商业领域、医疗领域等都有它的身影, 随着科研的进步，在未来的生活中的应用也应该增加如鱼缸、厨房、浴池、煲汤 锅等。如果这样的话生活将会更舒适。本系统选用DS18b20这种型号的传感器便于携带、便于操作、单总线设计、 感应灵敏、有集成库、读取数据方便、便于理解等，适合低温与高温的测量，集 成库里温度取值比较小，而且数据比较全面。由于本设计是测量水的温度，需要 大面积的接触水，所以防水显得很必要。本系统选用的就是不锈钢单总线防水型 温度传感器，它具有独特的单线总线接口，而且准确度高、操作
11、简单，在它的内 部使用了集成库科技技术可进行文字表达。现在一切带湿度的检测都用到它如蔬 菜大棚、食品房、果库的温度监测等系统中5。单总线BS18b20的数据库图如下所示温凱二进制输出.dL.十六进制输出-T1+125+854-10.1250-10.125-25.02 -5500000111 110 1 0000 0 0000101 101 0000 fl 0000000 1010 0001 00000000 0000 QWQ 111111110101 1110 1111 111001101111 1111 1100 1 001C00CC7IMHC550HC0A2HC000HZF5EHEC90H
12、图4-3单总线DS18B20数据库图单总线DS18B20工作流程图如下所示图4-4工作流程图DS18B20的详细特点总结：它的输出三根引线：红色，黄色，绿色；也是5.0V 供电；有防水，防潮，防生锈的功能；不需要任何外部元件，具有简单的一个数 据接口；具有912可调分辨率；可以测量的温度由上图可以看出来。DS18B20的结构图如图4-5所示。图4-5 DS18B20的简单结构图4.3测水位装置水位的设计最初有三个方案（1）用滑动变阻器和浮球来实现水位的测量，即水位的变化推动滑动变阻器 的变化，然后再通过AD转化。（2）采用超声波测量距离，即超声波感应水箱内水的变化来实现转化信号。（3）将被侧量
13、的容器分成十等份，将十根彩排线分别固定在容器内十等份的 不同位置。通过三极管上拉电阻将电信号放大。由于种种原因最终决定用方案（3）。由固定在水中的十根高低不同的彩排线 的触电碰触水面与水底的一根电源线导通将变化传给与三极管上拉电阻相连接的 单片机，最终呈现水容器内的水的水量，该系统巧妙的用三极管与导线与上拉电 阻连接来制成简易准确的水位检测装置。4.4 12864显示装置刚开始做设计的时候试着用数码管，试着用字符显示器，但是这些显示器要 么只能显示数字，不能显示文字，要么只能显示英文，这对中国用户来说非常不 方便。这样下来让系统有点不完美，没有达到预期效果，后来选择用12864显示。 它有很多
14、优点，最大的优点是里面有文字库、比较直观、使用与拿放比较方便， 用户使用这些电子产品时感觉特别舒心，上面的各种操作也容易理解，例如：手 机屏、电子计数器屏、IC公交刷卡器屏、液晶电视机、平板电脑、掌上型游戏机、 复读机屏、电子广告屏等很多电子产品。LCD12864共有64*128个点阵，它内部的文字库给用户减少了很多麻烦，一个 汉字的生成，是需要256个的点数。而且界面的明亮程度还可以进行控制。它非常 易懂而且容易操作，大大体现了它较与其它显示屏的优势，让用户很容易的就能 看明白。下面对管脚做一个简单介绍表4-1 LCD-12864管脚介绍管脚号管脚名称管脚作用1GNDGND电源接地2VCCV
15、CC电源电压+5V3V0屏幕明暗程度显示4RS数据与指令5RW读写功能6E使能端714DB0DB7数据接口15PSB控制模块接口17RST复位19BLA暗光电源+5V20BLK暗光电源0V4.5 发声装置系统中 P0.0 与发声器的一个接口连接，另一个接口与电源连接。制作原理是 电磁感应。它价格便宜而且好用，并且由于它能起到提醒报警的功能被广泛的应 用于各行各业。5 硬件工作情况介绍单片机工作情况介绍：此设计主要是利用了单片机的P1、P2脚，还有少量的 P0脚。主要是利用了输入输出功能，大部分P1引脚用于控制温度信号的输入以及 转化后的输出，全部的P2引脚和少量的P1引脚用于控制水位信号转化后的输出。 其中P0端口的一个引脚主导发生器发声的工作。防水型DS18b20的工作情况：它共有三条引出导线。那根红色导线是正极， 绿色的是负极，黄色的是数据线，将它的正极与电源的正极连接，负极与负极
