温度及水位控制系统的设计与制作

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 201220090129专业班级 电子 1201二级学院 信息工程学院指导教师（职称） 郑丽君（）2016 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。凡涉及他人的观点材料，均作了注释。如出现抄袭或侵犯他人知识产权的情况，愿承担由此引起的任何责任，并接受相应的处分。学生签名：年 月 日浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 中文摘要 I温度及水位控制系统的设计与制作【摘要】 本文主要结合当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 单片机作为主控基础，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。在硬件上，以 C51 单片机、复位电路以及时钟电路组成单片机最小系统，选择 DS18B20 传感器作为水温采集模块，并辅之以其他电路模块，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。经过多次测试，本系统达到了预期的设计目标，并表现出了良好的性能。 【关键词】 STC89C51 单片机，水位检测，DS18B20 温度传感器浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 中文摘要 II浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 英文摘要III【Abstract】 In this paper, combined with the research status of the temperature and water 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 composed 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 diagram 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浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） IV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展现状 21.3 本文主要内容 22 方案选择及元器件介绍 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 液晶屏介绍 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 73.2.1 复位电路 73.2.2 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 144.3.1 写数据流程图 144.3.2 写指令流程图 154.4 加热模块工作流程设计 15浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） V结 论 17参考文献 18附 录 A 19附 录 B 20附 录 C 22附 录 D 23致 谢 33浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） VI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浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） VII图 5.1 实物图 17图 5.1 实物图浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 21 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个重要参数，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准确控制，它是决定产品质量的决定性因素，比如在烟草生产企业，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，温度是决定化学反应效率的重要条件，因此在历史上产生了多种监控温度的方法（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，监控温度的控制器主要使用微处理器，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 公司的 STM32）已经在微处理器界大行其道，它优异的性能能够使得过去的传统控制系统大幅提高，因此对于温度参数的控制，各行各业也提出了更高的要求，不但要求温度稳定、抑制干扰以及快速到达设定温度等，这些要求的实现对于性能优越的微处理器是非常容易的。纵观目前水温监控系统市场现状，可以发现已经相当成熟，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输已经变得可能，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、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，同时也能够降低高温对人员的伤害。所谓水位控制系统指的是能够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，通常情况下这种系统由微处理器、液位传感器、水泵、排水装置、终端按键、显示器以及报警器等部分组成，在这种系统的作用下，工业生产或者家居生活能够实现在无人管理情况下的自动运行，节省大量的人力物力，大幅度提高企业生产效率。传统的液位控制已经延续了数百年，在古代的一些作坊或者小型加工厂中能够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。几百年后随着工业技术的发