基于單片機的水位水溫控制系統(tǒng)

1、編號 研究類型應用研究分類號學士學位論文（設計）Bachelors Thesis論文題目基于單片機的水位水溫控制系統(tǒng)作者姓名學號所在院系學科專業(yè)名稱電子信息科學與技術導師及職稱 講師論文答辯時間*學士學位論文（設計）誠信承諾書中文題目：基于單片機的水位水溫控制系統(tǒng)外文題目：Water Temperature-Level Control System Based on SCM 學生姓名學 號院系專業(yè)電子信息科學與技術班 級學 生 承 諾我承諾在畢業(yè)論文（設計）活動中遵守學校有關規(guī)定，恪守學術規(guī)范，本人畢業(yè)論文（設計）內容除特別注明和引用外，均為本人觀點，不存在剽竊、抄襲他人學術成果，偽造、篡改實

2、驗數(shù)據(jù)的情況。如有違規(guī)行為，我愿承擔一切責任，接受學校的處理。 學生（簽名）：2012年5月10日指導教師承諾 我承諾在指導學生畢業(yè)論文（設計）活動中遵守學校有關規(guī)定，恪守學術規(guī)范，經(jīng)過本人核查，該生畢業(yè)論文（設計）內容除特別注明和引用外，均為該生本人觀點，不存在剽竊、抄襲他人學術成果，偽造、篡改實驗數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。 指導教師（簽名）： 2012年5月10日 目錄誠信承諾書I摘要11前言21.1課題背景21.2課題研究意義22系統(tǒng)設計方案討論與選擇22.1系統(tǒng)總體方框圖22.2溫度控制系統(tǒng)方案討論32.3水位控制系統(tǒng)方案討論42.4顯示系統(tǒng)方案討論43系統(tǒng)的工作原理44.系統(tǒng)硬件電路設計54.1單

3、片機最小系統(tǒng)54.2水位檢測系統(tǒng)電路設計84.3水溫檢測系統(tǒng)電路設計114.4顯示系統(tǒng)電路設計134.5 報警系統(tǒng)設計154.6 繼電器驅動電路設計155.系統(tǒng)軟件設計165.1 系統(tǒng)硬件開機自檢程序設計165.2 系統(tǒng)自動上水程序設計165.3 系統(tǒng)按鍵程序設計175.4水溫水位交替顯示流程圖設計186系統(tǒng)的實物電路設計197致謝21參考文獻22湖北師范學院學士學位論文評審表I基于單片機的水位水溫控制系統(tǒng)摘要：本文設計的控制系統(tǒng)由水位控制模塊和水溫控制模塊組成。水位控制部分主要由水位檢測、按鍵調整、水位控制和顯示等組成。水溫控制部分主要由溫度檢測、按鍵調整和顯示等組成。本文設計的控制系統(tǒng)測量

4、水位水溫方便、直觀，成本較低，較好地解決了工程應用問題。關鍵詞：單片機 DS18B20 光電傳感器 紅外對管中圖分類號：TP27Water Level and Temperature Control System Based on Microcontroller Abstract: The control system designed in this paper consists of water level control module and water temperature control module. Water level control modu

5、le is mainly composed of water level detection, button and display circuits.  Water temperature control is mainly made up of temperature detection, button and display circuits. The control system designed is convenient, intuitive and low cost to measure t

6、he water level and the water temperature, which is a better solution to the problem of engineering applications.Key words: singlechip; DS18B20; photoelectric sensors; Infrared tube基于單片機的水位水溫控制系統(tǒng)1前言1.1課題背景隨著電子技術的發(fā)展，人們生活質量的提高，在現(xiàn)代社會中，水位和溫度控制不僅應用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了生活的各個方面。酒店廠房

7、及家庭生活中都會見到水位和溫度控制的影子，水位和溫度控制將更好的服務于社會目前，單片機控制器在從生活工具到工業(yè)應用的各個領域，例如生活工具的電梯、工業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)場控制儀表、數(shù)控機床等。尤其是用單片機控制器改造落后的設備具有性價比高、提高設備的使用壽命、提高設備的自動化程度的特點。現(xiàn)代工業(yè)設計、工程建設及日常生活中常常需要用到水位和溫度控制，早期水位和溫度控制主要應用于工廠中，例如工廠中的大型鍋爐1，必須實時的掌握鍋爐的水位和溫度，確保系統(tǒng)的正常運行?，F(xiàn)行的水位和溫度控制也已應用于生活當中，如人們日常燒水用的電熱水器，當水位到一定限度或溫度到達所需值時，它都會給出相應的提示以告訴人們。 1.2課

8、題研究意義早期溫度和水位的參數(shù)控制【2】是通過模擬電路實現(xiàn)的，這種方式不僅電路復雜，成本高，而且誤差大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不好。單片機及微型計算機技術【3】的發(fā)展和應用有效地解決了這些缺點，特別是傳感器的發(fā)展，更好的提高了檢測參數(shù)的精度。選擇基于單片機的水溫水位控制系統(tǒng)，是因為它不僅在人們生活中具有顯著的意義，更重要的是能系統(tǒng)地聚溫度和水位參數(shù)于一身，對于更好的掌握和認識單片機的應用和傳感器的應用，系統(tǒng)地深刻認識自動控制的實際應用，掌握復雜的多子系統(tǒng)地設計起到了很強的鍛煉作用。2系統(tǒng)設計方案討論與選擇 2.1系統(tǒng)總體方框圖為實現(xiàn)系統(tǒng)的水位水溫控制，根據(jù)系統(tǒng)的設計功能要求，構造總體方框圖如圖2-1所示

9、。圖2-1系統(tǒng)總體方框圖2.2溫度控制系統(tǒng)方案討論如果采用熱電阻，電路需接A/D轉換電路，由單片機換算出實際溫度，電路結構復雜，而且也精度不高。圖2-2是DS18B204的結構圖，它只有三個引腳，一個數(shù)據(jù)引腳，另外兩個引腳分別是接電源腳和地腳。它的數(shù)據(jù)引腳可直接與單片機的1位I/O相接，電路結構簡單，占用單片機的口線資源少，精度高，而且成本低，并且防水。并且數(shù)據(jù)線自帶的電源可以供電而不需要外部電源，而如圖2-2所示的溫度傳感器外擴了很長的導線更方便測量水位。所以DS18B20以其各方面優(yōu)點作為溫度傳感器5進行溫度采樣應用于此水溫水位控制系統(tǒng)中很合適。圖2-2DS18B20溫度傳感器（防水）2.

10、3水位控制系統(tǒng)方案討論此系統(tǒng)要進行水溫水位控制，在溫度傳感器采用DS18B20之后，對于水位的控制不假思索的想到要運用水位傳感器，經(jīng)過幾天的資料搜集，發(fā)現(xiàn)有的水位傳感器是通過壓力傳感器變換過來的，也有的是浮球式液位傳感器，而且此傳感器的適用溫度范圍和測試精度也適合該設計系統(tǒng)，但此方案的缺點是價格非常昂貴，后來通過指導老師指導，她建議我用光電傳感器，經(jīng)過查詢資料我最終選擇了用紅外對管來測量水位，紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應快等優(yōu)點，非常適合用于液位檢測1。2.4顯示系統(tǒng)方案討論為了能構造一個適合的人機界面，在諸多的顯示器件中LCD1602的液晶字符

11、性顯示器非常適合運用于此控制系統(tǒng)當中的，它的功能特性也完全適用于此設計系統(tǒng)的功能要求，也不會造成資源的浪費，所以就確定LCD1602作為本此設計系統(tǒng)的顯示器件。3系統(tǒng)的工作原理單片機的控制電路接正五伏的直流電壓源，當電源接好后，就可以按下系統(tǒng)的總電源開關，系統(tǒng)就開始運行。首先系統(tǒng)進行硬件電路的開機自檢，主要是檢查DS18B20工作是否正常，顯示器是否正常工作，報警系統(tǒng)是否正常，在此同時LCD1602顯示器同步顯示系統(tǒng)狀態(tài)。在此過程中用戶可以預置水位和水溫，接下來開始檢測容器中的水位，是否低于下限水位，如果低于下限水位則開始自動上水至默認水位，然后進入水溫水位顯示的正常狀態(tài)。此時用戶可通過三個獨

12、立式按鍵進行水位，水溫的設置，按下K1鍵系統(tǒng)進入菜單式選擇狀態(tài)，顯示器上光標閃爍引導用戶進行選擇操作，K2、K3鍵用來增減水位或溫度設定值，設置完成后系統(tǒng)開始自動補償水溫或水位，完成任務后又進入水溫水位交替顯示的正常狀態(tài)，系統(tǒng)這時會自動檢測容器中的水溫水位，同時比較水溫水位的下限，進行及時的水溫水位補償，完成后自動進入水溫水位的交替顯示狀態(tài)。每一次系統(tǒng)的動作都配合聽覺和視覺感受，使整個系統(tǒng)實現(xiàn)了人性化設計，方便實用，通俗易懂。4.系統(tǒng)硬件電路設計4.1單片機最小系統(tǒng)本設計采用AT89C52單片機作為主控制芯片。AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8

13、k bytes 的可反復擦寫的Flash 只讀程序存儲器和256 bytes 的隨機存取器（RAM）,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內置通用8位中央處理器（CPU）和Flash6 存儲單元，功能強大的AT89C52單片機適用于許多較為復雜控制應用場合。AT89C52單片機最小系統(tǒng)圖如圖4-1所示。圖4-1單片機最小系統(tǒng)（單片機，時鐘電路，復位電路，電源）4.1.1單片機它由 CPU 、存儲器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、

14、定時 / 計數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內各功能通過內部總線相互連接起來。圖4-2為AT89C52的引腳圖7。圖4-2 AT89C52的引腳圖輸入 / 輸出引腳 P0、P1、P2、P3的功能介紹：1）P0 口（P0.0-P0.7）：P0 口是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口。在訪問片外存儲器時，它分時作低 8 位地址和 8 位雙向數(shù)據(jù)總線用。在EPROM 編程時，由 P0 輸入指令字節(jié)，而在驗證

15、程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證程序時，要求外接上拉電阻。 P0 能以吸收電流的方式驅動8個LSTTL 負載。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。2）P1口（P1.0-P1.7（1-8腳）: P1口是一上帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在 EPROM 編程和驗證程序時，由它輸入低 8 位地址。 P1 能驅動 4 個 LSTTL 負載。  在A

16、T89C52 中， P1. 0 還相當于專用功能端 T2 ，即定時器的計數(shù)觸發(fā)輸入端； P1. 1 還相當于專用功能端T2EX ，即定時器 T2 的外部控制端。Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。3）P2口（P2.0-P2.7（21-28腳）：P2也是一上帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2口的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平。在訪問外部存

17、儲器時，由它輸出高 8 位地址。在對 EPROM 編程和程序驗證時，由它輸入高 8 位地址。 P驅動4個 LSTTL 負載。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX RI指令）時，P2口線上的內容（也即特殊功能寄存器SFR區(qū)中R2寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其它控制信號。4）P3口（P3.0-P3.7（10-17腳）：P3口是一組帶有

18、內部上拉電阻的8 位雙向I/O口。P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。 P3口除了作為一般的I/O口線外，P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器和程序校驗的控制信號，重要的用途是的第二功能，如表4-1。表4-1 AT89C52的P3口特殊功能口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（定時/計數(shù)器0外部輸入）P3.5T1（定時/

19、計數(shù)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）4.1.2時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。在MCS-51芯片內部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳，輸出端為引腳，在芯片的外部跨接晶體振蕩器和微調電容，形成反饋電路，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 此電路采用12MHz的石英晶體，時鐘電路如圖4-3所示。圖4-3時鐘電路4.1.3復位電路復位是單片機的初始化操作。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯

20、或操作錯誤是系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復位鍵以重新啟動。RST引腳是單片機復位信號的輸入端，復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個振蕩周期（即2個機器周期）以上，若使用頻率為12MHz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過4s才能完成復位操作。復位操作有上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。按鍵電平復位是通過使復位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的。在本設計中采用了上電自動復位方式，其復位電路如下圖4-4所示。圖4-4復位電路4.1.4電源單片機工作時需要供5v的直流電壓，考慮到下載程序到硬件電路上時可以通過接口供電，如是設計了如圖4

21、-5電源所示。圖4-5電源電路4.2水位檢測系統(tǒng)電路設計4.2.1水位傳感器紅外對管介紹人們習慣把紅外線發(fā)射管和紅外線接收管稱為紅外對管5。其內部結構如圖 4-6所示，圖中左邊的四個白色的是紅外發(fā)射管，管芯中央凹陷，類似聚光罩的形狀，圖中右邊是紅外接收管，管芯中央的平臺上有紅外感光電極。紅外對管的兩引腳1長1短，長引腳是正極，和普通發(fā)光管相同。圖4-6紅外對管接收電路的紅外接收管是一種光敏二極管，使用時要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信號較弱，所以接收端就要增加高增益放大電路

22、。4.2.2水位檢測電路圖圖4-7四對紅外對管測量水位電路圖圖4-7中的LM324為四運放集成電路8，采用14腳雙列直插塑料封裝，內部有四個運算放大器，有相位補償電路。電路功耗很小，lm324工作電壓范圍寬，可用正電源330V，或正負雙電源±15V±15V工作。在水位檢測系統(tǒng)中我們有四對紅外對管要和單片機相連，但由于紅外對管的電阻會隨著光強變化而產(chǎn)生變化，送給單片機高低電平信號就可能不受控制，于是我們在紅外對管的輸出端連接一個比較器，將其輸出電壓控制在一定范圍內，然后由比較器將電平信號反饋給單片機，由單片機做出相應指示。另外還有一點就是之所以將運放正向輸入端分壓加上滑動變阻

23、器是因為接受管暗電阻會隨著與發(fā)射管之間的距離變化而變化，所以加上滑動變阻器方便調整。 將某一對紅外對管單獨畫出來，就能更好的說明，在此加入運放的作用和好處，如圖4-8所示。圖4-8一對紅外對管模擬測量參數(shù)圖4-8中運算放大器的正向輸入端接分壓電阻端，方向輸入端連接接收管，當沒有水的時候，接受管能接受到紅外光所以電阻阻值很小，所以分壓小，此時正向電壓大于反向電壓時，由于運放放大倍數(shù)無窮大，運放輸出端此刻只能輸出正向電壓，即給單片低電平信號，那么沒有水的時候送給單片機的是低電平，反之則是高電平。水位檢測部分模型如圖4-9所示。圖4-9水位檢測部分模型圖4-9中的四對紅外對管分別安裝在不同的位置，由

24、下至上四輸出端口分別接單片機的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3口，當水位達到某一對紅外對管的位置時，其運放的輸出端口就向單片機輸出高電平，因為有水淹沒的時候紅外接收管的暗電阻阻值幾乎是無窮大，電路相當于斷開，運放方向輸出端電壓接近于5V，此時運放給單片機一個高電平信號。4.3水溫檢測系統(tǒng)電路設計4.3.1單線數(shù)字溫度計DSl8B20介紹DSl8B204數(shù)字溫度計提供9位(二進制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DSl8B20或從DSl8B20送出，因此從主機CPU到DSl8B20僅需一條線（和地線）。DSl8B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源，這允許在許多不同

25、的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20的測量范圍從-55攝式度到+125攝式度，增量值為0.5攝式度，可在l s(典型值)內把溫度變換成數(shù)字。4.3.2 溫度計算 1） DS18B20用9位存貯溫值度，最高位為符號位，如表4.1為DS18B20的溫度存儲方式，負溫度S=1，正溫度S=0。如：00AAH為+85攝式度，0032H為25攝式度，F(xiàn)F92H為55攝式度。表4-2 18B20用9位的溫度存儲方式LS ByteBit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 02）DS18B20用12位存貯溫值度，最高位為符號位，如表3.2為DS18B20的溫度存儲方式，負溫

26、度S=1，正溫度S=0。如：0550H為+85攝式度，0191H為25.0625攝式度，F(xiàn)C90H為-55攝式度。表4-3 DS18B20用12位的溫度存儲方式LS ByteBit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit3Bit 2Bit 1Bit0MS ByteBit 15Bit 14Bit 13Bit 12Bit 11Bit 10Bit 9Bit 8SSSSS4.3.3 DSl8B20的時序主機使用時間隙(time slots)來讀寫DSl8B20的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位。 1）初始化 時序見圖4-9。主機總線to時刻發(fā)送一復位脈沖(最短為480us的低電平信號)，接著在t1時刻釋放總線并進

27、入接收狀態(tài)，DSl8B20在檢測到總線的上升沿之后，等待15s60s，接著DS18B20在t2時刻發(fā)出存在脈沖(低電平，持續(xù)60s240 s)，如圖中虛線所示。 圖4-10初始化時序圖2）寫時間隙 當主機總線t0時刻從高拉至低電平時，就產(chǎn)生寫時間隙，見圖4-11、圖4-12，從t0時刻開始15s之內應將所需寫的位送到總線上，DSl8B20在t0后15s60s間對總線采樣。若低電平，寫入的位是0，見圖4-11；若高電平，寫入的位是1，見圖4-12。連續(xù)寫2位間的間隙應大于1s。 圖4-11 寫0時序 圖4-12寫1時序3）讀時間隙 見圖4-13，主機總線to時刻從高拉至低電平時，總線只須保持低電

28、平l 7s。之后在t1時刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時間隙，讀時間隙在t1時刻后t2時刻前有效。t2距t0為15s。也就是說，t2時刻前主機必須完成讀位，并在t0后的60s 120 s內釋放總線。 圖4-13讀時序4.3.4 DS18B20與電路相連圖4-14 DS18B20與系統(tǒng)電路相連圖4-14中的溫度傳感器DS18B20是防水的因此可以用于測量水的溫度，它只有三根連接線，1號引腳接地，3號引腳接電源，2號引腳通過與電阻相連分壓后接單片機的P37口。4.4顯示系統(tǒng)電路設計4.4.1 LCD1602介紹液晶顯示器1602（Liquid Crytal Display）簡稱LCD1602，其主要原理是以

29、電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面并配合背部燈光構成畫面。1602表示每行顯示16個字符，共有2行。LCD的引腳介紹如下圖4-15。圖4-15LCD1602引腳排列它有16個引腳可與外界相連。其中：1腳VSS：接地； 2腳Vdd：接5V電源；3腳VO：對比度調整端，LCD驅動電壓范圍為VddVO。當VO接地時，對比度最強；4腳RS：寄存器選擇端，RS為0時，選擇命令寄存器IR；RS為1時，選擇數(shù)據(jù)寄存器DR； 5腳R/W：讀寫控制端，R/W為1時，選擇讀出；R/W為0時，則選擇寫入；6腳EEnable：使能控制端，E為1時，使能；E為0，禁止；7腳14腳D0D7：數(shù)據(jù)總線；15腳LED：背景光源，

30、接5V；16腳LED：背景光源，接地。其指令系統(tǒng)：LCD1602A內有2個寄存器：一個是命令寄存器，另一個是數(shù)據(jù)寄存器。所有對LCD1602A的操作必須先寫命令字，再寫數(shù)據(jù)。指令系統(tǒng)如表4-4。表4-4 指令系統(tǒng)控制信號指令代碼功 能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000000001清屏000000001*軟復位00000001I/DS內部方式設置0000001DCB顯示開關控制000001S/CR/L*位移控制00001DLNF*系統(tǒng)方式設置0001ACGCGRAM地址設置001ADD顯示地址設置01BFAC忙狀態(tài)檢查10寫數(shù)據(jù)MCULCD11讀數(shù)據(jù)LCDMCU4.4.1 LCD

31、1602與單片機的連接圖圖4-16 LCD1602與單片機連接LCD1602有16個引腳，其中8個數(shù)據(jù)引腳，一個使能控制端，一個讀寫操作控制端，一個寄存器選擇端，這些引腳分別與單片機相關引腳相連。另外的引腳分別與地相連，在2和3腳之間加入滑動變阻器是為了調節(jié)顯示屏的亮度，15腳上加入電容是避免當電阻滑過頭的時候燒壞顯示器。4.5 報警系統(tǒng)設計報警系統(tǒng)是由蜂鳴器和發(fā)光二極管構成，報警的時候蜂鳴器發(fā)出響聲同時二極管發(fā)亮，其設計的硬件電路如圖4-17所示。圖4-17報警系統(tǒng)電路4.6 繼電器驅動電路設計為了給容器中水補償溫度和水位，就須通過繼電器啟動220V 交流電的電熱絲和小型水泵，這樣就須考慮設

32、計一個繼電器的驅動電路。其硬件電路圖如圖4-16所示。圖4-18 繼電器驅動電路5.系統(tǒng)軟件設計5.1 系統(tǒng)硬件開機自檢程序設計為了保證系統(tǒng)的正常運行，當系統(tǒng)開機后，即單片機上電復位開始運行后，需要對硬件各部分進行自動檢查，如果正常，系統(tǒng)就可以繼續(xù)往下執(zhí)行，如果不正常就必須出錯報警，以便人工修正，為系統(tǒng)的正常運行作好準備。由于該系統(tǒng)主要是由水位檢測、水溫檢測、顯示部分組成，對于水位硬件電路的檢測，由于此硬件電路的故障變化性太大，不便于在自檢程序中表現(xiàn)，只能在后面的水位顯示中表現(xiàn)出來，所以省掉；對于其他部分硬件電路只需要通過讀出DS18B20檢測到的溫度即可表明，通常情況下DS18B20如果燒壞

33、后，讀出的溫度一般為85度，如果線路的損壞，則程序不能往下執(zhí)行，同時顯示部分報錯，報警系統(tǒng)響應。根據(jù)以上設計思想，自檢程序設計框圖如圖5-1。圖5-1 自檢程序流程框圖5.2 系統(tǒng)自動上水程序設計當系統(tǒng)開機時須檢查容器中的水位是否底于最低水位，若低于則自動上水到默認的第二水位線，自動上水程序如圖5-2。圖5-2 自動上水程序框圖5.3 系統(tǒng)按鍵程序設計對系統(tǒng)的操作是通過四個按鍵進行的，K1為菜單選擇鍵，既當確認加熱水溫數(shù)值或加水水位數(shù)值后在按下此鍵就可進行相應的操作；K2、K3為操作方式和數(shù)值增減鍵。其程序流程框圖如5-3。圖5-3 按鍵程序流程框圖5.4水溫水位交替顯示流程圖設計系統(tǒng)在正常狀

34、況下，交替顯示水溫水位的狀況，同時還要不斷檢測水溫是否低于下限溫度和水位是否底于下限水位以及滿足溫控上水的條件。其程序流程框圖如圖5-4。圖5-4 水溫水位交替顯示流程框圖6系統(tǒng)的實物電路設計圖6-1系統(tǒng)的硬件設計電路圖6-1是配合軟件設計原理圖所設計的硬件電路（這里較軟件原理圖缺少加水升溫部分），圖中我們可以看到，單片機控制中心，顯示部分以及報警系統(tǒng)和按鍵部分都在一塊洞洞板上，而水位測量系統(tǒng)在另外兩塊面包板上面，水位測量系統(tǒng)與其它部分是通過條線相連的。這樣設計主要是方便測量和調整，因為水位測量部分的四對紅外對管相對應的高度要一直，而且接收管光敏電阻的阻值也會隨著與發(fā)光管的距離增大而產(chǎn)生變化。

35、圖6-2紅外對管測量水位電路圖6-2是紅外對管測量水位的電路連接，圖中上半部分四個白色二極管為發(fā)光管，通電的時候其發(fā)出的是紅外光用肉無法觀察到的，當將其與圖中下半部分的四個黑色的接受管對放時（對應的二極管中間沒有擋光的物體），我們通過測量敏感電阻黑色接受管的明暗電阻阻值就能知道其是否在工作。實驗中我們測得，黑色接受管的暗電阻正向阻值約為無窮大，反向電阻約為20幾千歐，亮電阻阻值約為，并且其亮電阻的阻值會隨著與發(fā)光管的距離遠近而產(chǎn)生變化，因此在該電路中我們增加了一LM324將其輸出電壓控制在單片機可以控制的高低電平，以便單片機控制其它系統(tǒng)作出相應的反應。圖6-3紅外接收管的端電壓（有水的時候）圖

36、6-3是接通水位測量電路的時候，接受管不能接收到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光時（即有水的時候，紅外對管之間就被阻隔，不能接收到紅外光），接受管的端電壓基本上接近供電電壓圖6-3中電壓表顯示的電壓為4.94V。圖6-4 紅外接收管的端電壓（無水的時候）圖6-4是接通水位測量電路時，紅外接收管能感應到發(fā)射管發(fā)出的紅外光，其電阻就會隨著光強的增大而變化，此時接受管的端電壓基本上為0，圖6-3中顯示的電壓是0.04V。7致謝首先非常感謝各位老師能在百忙之中抽出時間指導我們的論文寫作工作，使得我們的論文從起初的選題到最后的論文答辯這一過程順利進行。本文是在導師候向鋒的精心指導和關懷下完成的。從選題到課題設計再到論文寫作，侯老師都適時的監(jiān)督和耐心的指導著我，在開題初期，她指導我閱讀了大量的相關文獻，使得我的論文在構思上能夠順利進行；