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1、随着中国经济的快速发展，城市步伐加快。现在很多人已经住进小区， 所以小区必须提供给人们很好的供水质量，但也不能浪费有限的水资源。每 个小区都建有自己的供水系统。小区供水系统的稳定性，可靠性，经济性直 接影响到供水质量，传统的供水方式普遍存在占地面积大，可靠性差，难以 维护等缺点，所以现在基本已经被淘汰。本文详细介绍了供水控制系统的开发过程，全文分五章，第一张介绍了 本系统的开发背景，开发目标和开发意义：第二章概述了本系统控制功能及 原理：第三，四章分别详细传输了供水控制系统的软件和硬件设计方案：第 五章对于系统调制作了详细说明。关键词 DS18B20；水位控制；AT89C51AbstractW
2、ith Chinas rapid economic development, the city accelerated. Many people have moved to district, district must provide to the people so good water quality, but they can not waste the limited water resources. Each community is built their own water supply system. Water supply for system stability, re
3、liability and economy directly affect the water quality, the traditional common in an area of large water supply, unreliable, difficult to maintain such shortcomings, so it basically has been eliminated.This paper describes the development of water supply control system, the text consists of five ch
4、apters, the first Zhang introduced the background of this system development, development goals and develop meaning: The second chapter outlines the functions and principles of the system control: two chapters Details were transferred water supply control system software and hardware design solution
5、s: Chapter prepared for the system, explained in detail.Key words DS18B20 water level control AT89C51目录摘要1Abstract2第1章绪论51.1系统的开发背景51.2系统的开发意义51.3系统的开发目标61.4本章小结6第2章系统的功能及原理72.1系统功能72.2系统工作原理72.3本章小结9第3章硬件设计103.1引言103.2系统硬件设计及组成103.2.1显示模块123.2.2键盘输入模块133.2.3水温监控模块143.2.4温度传感器153.2.5水位监控系统163.2.6 水循
6、环系统183.2.7报警模块193.3本章小结20第4章软件设计214.1引言214.2软件的总体设计214.3软件的详细设计214.3.1主函数224.3.2显示函数234.3.3水温正常范围设定相关函数244.3.4水温监控相关函数264.3.5水位监控相关函数294.3.6异常处理函数304.4本章小结30第5章系统调试325.1硬件调试325.1.1显示模块及键盘输入模块调试325.1.2温度检测电路调试325.1.3水位检测电路调试325.1.4控制外设的继电器和报警模块调试325.2软件调试335.2.1调试的主要方法和技巧335.2.2调试中遇到的问题和解决方法335.3综合调试
7、345.4本章小结34结 论35致谢36参考文献37附录138附录241附录342第1章绪论1.1系统的开发背景现今社会，自动化装置无所不在，在控制技术需求的推动下，控制理论本身 也取得了显著的进步。小区水位的检测和控制，需要一套更完善的控制系统。 实践证明，自动化操作，具有不可替代的应用价值。本设计的小区供水系统控 制，基于单片机的水位控制系统使水位保持在一定的位置。以满足用水的需要。 本设计的目的是用单片机设计一个控制系统，用来对小区水位进行控制。水位 控制系统的研究对于提高供水系统的自动化水平，提高生产效率具有重要的意 义。本设计主要研究对系统硬件的各个部分进行选型，研究芯片之间的连接方
8、 法，以单片机系统对模拟的小区供水控制系统的水位控制用C语言对控制程序 进行设计。适应范围：1. 高层建筑、居民小区、别墅等居民生活用水。2. 企事业单位、宾馆、写字楼、百货商场，大型桑拿浴、医院、学校， 体育馆，高尔夫球场，机场等场所的日常用水。3. 生产制造、洗涤装置、食品工业、工厂、工矿的生产用水。4. 其他：老旧水池供水及其它形式供水的改造。1.2系统的开发意义本课题设计开发的小区供水控制系统可通过对平衡水箱的控制实现对水 位、水温的控制，系统可以自动地实现实时检测，实时处理，实时显示，实 时控制。而以往的很多的小区中水温的控制乃至供水控制还采用着人工检测、 控制，由日常维护人员频繁检
9、测小区供水的各项指标后，人工进行处理。很 显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费，同 时也容易出差错。而这套系统可以彻底将人从手动操作的烦恼中解脱出来， 既省时又省力，且技术先进、运行可靠，具有很好的开发前景，将会受到广大用户的欢迎。依靠自动化的实时控制技术，能够大大的提高小区供水控制系统的可靠 性、安全性和整个系统的效率，还能有效的减少系统中各设备的损耗和日常 的费用。凭借自动化的控制系统可以在减少人力的情况下提高效率，不但满 足现今市场的需要，更可以使小区本身的环境更好。1.3系统的开发目标本系统设计针对于目前中小区的供水需求及水温检测控制需要。通过对 平衡水箱的控
10、制实现对小区水位、水温的控制。系统启动后首先检测系统是 否为排水状态，在确定系统处于非排水状态时，当水位低于水位下限时则打 开注水管阀门向平衡水箱中注水，超过水位上限后自动关闭注水管阀门，由 于平衡水箱和游泳池的连通状态，此时储水箱中液面会与平衡水箱中液面持 平。本系统采用循环供水方式，在提供完用户供水时，会适时监测水箱中的 水位，如果没有打到标准水位，会利用水泵向水箱中注水，通启动水泵的同 时进入水位监控状态。在监控状态下，系统会对平衡水箱中的水温进行实时 检测，并在液晶上显示。当水温低于水温下限时，平衡水箱中的加热器自动 加热，当水温低于水温上限时，加热器自动停止加热。此外，监控状态时如
11、水位、水温出现异常情况系统会自动报警。本次设计的自动控制系统是根据 实际小区供水的日常需要，来解决实际供水和水温的控制问题，具有很高的 实用价值。1.4本章小结本章介绍了本系统的开发背景、开发目标和开发意义，阅读本章可以全 面了解到小区供水系统的智能性、可靠性、经济性等的实用价值。第2章系统的功能及原理2.1系统功能小区供水控制系统的主要功能是对平衡水箱的水温、水位的实时检测、 显示、控制及异常报警。系统的详细功能如下：自动注水功能：系统启动后对平衡水箱和储水箱的注水，通过水泵使平衡水箱与储水箱 之间形成循环水流。对储水箱水温的实时检测、显示、控制功能：正常水温范围设定，系统初始化时水温上限为
12、80C,水温下限为26C, 上限报警水温为大于80C,下限报警水温为小于26C,四个温度均可根据具 体需要调节。当水温低于水温下限时开始加热，到达水温上限时停止加热。水位的实时检测、控制功能：当水位低于水位下限时开始加水，水位达到水位上限时停止加水。系统自动报警功能：水温异常处理，当水温高于上限报警温度时加热器仍继续加热时或水温 低于报警下限温度时加热器仍未启动则报警。水位异常处理，当水位高于报警上限仍处于注水状态时或水位低于报警 下限仍未注水时则报警。2.2系统工作原理本系统面向一般小型小区供水设计结构图如图2-1所示。图2-1储水箱供水设计结构图系统启动后进入工作状态，首先采样平衡水箱中水
13、位传感器传来的水位 值，送CPU进行处理，再根据该水位值决定是否打开注水阀门，如果水位低 于水位下限开阀注水，当水位超过水位上限后关闭注水阀门。此时储水箱中 液面与平衡水箱中液面是持平的，这是由于平衡水箱与储水箱是连通的，所 以当平衡水箱与储水箱之间出现水位差时，水会流向液面低的水池中直到两 端液面持平。在完成注水过程后，系统通过控制继电器使常开触点闭合，启 动储水箱内的水泵开始抽水，通过水泵与平衡水箱之间的水管向平衡水箱中 灌注形成循环水流。系统在启动水泵的同时进入供水监控状态。在监控状态下，系统会循环采样平衡水箱中水位传感器、水温传感器的 值，存储于RAM中，并将温度显示在液晶上。再用本次
14、存储值与其设定的 数值比较，根据比较结果进行不同处理。在整个监控过程中，系统中被检测 控制的参数如果出现异常情况，系统会自动报警。即：如果水位超过水位上 限后仍继续上涨，当水位传感器采集到水箱中水位超过上限报警水位时，系 统则会自动报警，或水位低于报警下限仍未注水，系统自动报警。在水温超 过上限水温后仍继续上升，当水温传感器采集到水箱中水温超过上限报警温 度时，系统会自动报警报警，或当水温低于下限报警温度加热器仍未启动，系统自动报警。2.3本章小结小区供水控制系统的主要功能为对平衡水箱的水温、水位的实时检测、 显示和控制，以及异常报警。系统工作原理简要介绍如下：系统启动后，首先初始化参数。然后
15、采集 端采集并转换数据后送CPU处理，系统将采集的温度值实时显示，并进行实 时控制。本章通过图、文方式描述了整个系统的功能和工作原理，阅读本章可以 全面的了解系统的功能与工作原理。读者如果对于本章中部分内容理解不清 可结合第三、四章内容进行理解。第3章硬件设计3.1引言小区供水控制系统是通过搭建模型在模拟环境中实现的，表3-1是真实 环境与模拟环境部分元件的对照表。表3-1模拟环境对照表真实环境模拟环境储水箱塑料水槽平衡水箱塑料水槽水温传感器温度传感器水位传感器通过水的导电性，由继电器、三极管与导线搭建的电路注水阀门小型电磁阀门加热器30W鱼缸加热器抽水水泵小水泵本系统中的水位传感器由继电器、三极管与导线搭建的电路，详细电路 在3.2.5水位监控系统这一节中具体说明。水温传感器使用 DS18B20，其内 部带有AD转换功能，时序工作方式，可直接读取数字量。用一小型鱼缸加 热器模拟游泳池池水升温过程。系统通过4个按键组成的键盘输入，以液晶 1602来实时显示水温；并且LED灯与蜂鸣器组合做出相应报警提示。3.2系统硬件设计及组成小区供水控制硬件框图如图3-1所示。为实现对小区供水系统
