单片机控制的水温测量系统的设计与制作
目 录
一、引言 1
(一)课题背景 1
(二)课题的意义 1
二、水温测量系统的设计方案 2
(一)设计方案 2
(二)水温测量系统的设计框图 2
(三)主要元器件选择 3
1.主芯片选择 3
2.显示器模块 3
3.温度传感器 4
三、硬件设计 6
(一)单片机最小系统 6
1.晶振电路 6
2.复位电路 6
(二)温度探测模块 7
1.模块功能 7
2.DS18B20芯片介绍 7
3.电路图及工作说明 7
(三)显示模块 8
1.显示模块功能 8
2.LCD1602液晶显示屏介绍 8
3.显示电路和工作说明 8
(四)报警模块 9
1.模块功能 9
2.蜂鸣器介绍 9
3.设计说明 9
(五)加热模块 10
1.加热模块功能 10
2.加热电路说明 10
(六)人机交换模块 11
1.人机交换模块功能 11
2.人及交换设计说明 11
四、软件设计 13
(一)编程语言和编译环境介绍 13
1.编程语言介绍 13
2.编译环境介绍 13
(二)主程序设计 14
(三)显示模块子程序 14
(四)人机交换流程子程序 16
(五)温度探测流程子程序 17
(六)报警流程子程序 18
(七)加热流程子程序 18
五、电路调试 20
(一)软件仿真 20
1.硬件电路绘制 20
2.软硬件联调 20
(二)实物安装调试 21
1.硬件检测 21
2.元器件安装 21
3上电调试 21
4.故障排除 21
六、总结与展望 22
(一)全文总
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流程子程序 18
五、电路调试 20
(一)软件仿真 20
1.硬件电路绘制 20
2.软硬件联调 20
(二)实物安装调试 21
1.硬件检测 21
2.元器件安装 21
3上电调试 21
4.故障排除 21
六、总结与展望 22
(一)全文总结 22
(二)工作展望 22
致谢 23
参考文献 24
附录 25
附件1:水温测量系统总体设计 25
附件2:实物 26
附录3:源程序 27
附录4:元器件清单 39
一、引言
(一)课题背景
温度是我们生活中经常接触并且受到人们关注的物理量，它涉及到我们平时生活方方面面，是我们不可忽视的一点。科技的进步，会推动新设备的产生，水温作为一个重要的温度参数，对人们的生活以及工业或者水上运输业，都密切相关。一款智能的水温测量系统，能实时的对水温数据进行检测，并能及时有效的对异常情况，实现水温报警，通过传感器检测装置，把采集的温度通过控制器处理后，实现数据在LCD液晶显示器上显示输出，这种控制方式及时有效，同时，当检测的水温系统，达到异常情况，监护人员会根据警报，立即处理。这样的水温测量系统，更趋于智能化，适合未来社会发展的需求，因此研究智能水温测量系统，从长远角度去考虑很有必要。
(二)课题的意义
本设计可以让我们比较方便的去实时了解并且控制水温。生活中具备这样功能的例子已经很多，就像家用的电饭煲里也有这种的温度控制。通过设计这种非常贴近人们生活的课题，可以让我更加的将所学知识与实践联系起来，让我自己对于已有知识有一个更大程度上的理解与记忆。由于现实生活中有很多场景需要有这种功能的装置，所以我相信大家会乐意去了解它。并且它还有现显示功能也方便大家去直观的操作，是一种低成本而又不失功能的一种设计。
二、水温测量系统的设计方案
(一)设计方案
基于单片机控制的水温测量设计，主要由51单片机为主要控制中心，通过传感器来测量水箱的温度然后传送给单片机。当单片机判断此温度超过我们设定的温度是它就会控制不在继续加热，并且以报警提醒的方式告诉我们。当然温度没有达到或者超过我们设定的数值时是不会有报警的。为了方便人们操作，还会有显示器负责显示我们设定的温度上限值和目前的温度数值。
基于单片机控制的水温测量设计，为了实现该功能，本次设计的水温控制器系统需要完成以下内容要求：
温度传感器可以连续的传送温度。
在显示器上，也能够实时显示所传递来的水温。
（3）温度传感器传送的温度高于设定的温度时，系统判定并发出报警响声。
（4）温度传感器传送的温度高于设定的上限温度同时加热器停止加热。
(二)水温测量系统的设计框图
本设计的水温测量控制主要以89C51单片机为控制核心，和另外的辅助设计像温度收集设计、显示设计、以及加热设计、响声警告、按键设置、复位电路等，共同构成了一个水温控制系统。本次设计的水温测量设计框图如图2-1所示。
图2-1 浴室水温系统组成框图
在本次设计的水温测量功能中，采用我们通过按键设定来实现水温的上限设定，通过温度检测设计实现水温的采集，通过显示器来实时的表示出水温，当温度在低于设计的上限温度，水箱中的水温加热系统就不会停止，当高于设定的温度，此时水温系统就会响起报警告诉我们。
(三)主要元器件选择
1.主芯片选择
本设计主要的核心是用单片机来控制，综合各种型号的不同最后我感觉C51单片机比较适合。
这种型号的单片机是8位，工作过程中消耗小，其内部存储大小为4k，RAM大小为128字节。总共有40个管脚，输出输入的O/I口有32个，就是是8位的单片机P0端口、单片机P1、以及单片机P2端口。以及有电源引脚，复位引脚RST，接地引脚GND，晶振引脚X1以及引脚X2，EA引脚、ALE引脚、等等。AT89C51单片机内部共有两个计时器，分别为T0和T1。本次选用的AT89C51单片机芯片如图2-2所示。
一、引言 1
(一)课题背景 1
(二)课题的意义 1
二、水温测量系统的设计方案 2
(一)设计方案 2
(二)水温测量系统的设计框图 2
(三)主要元器件选择 3
1.主芯片选择 3
2.显示器模块 3
3.温度传感器 4
三、硬件设计 6
(一)单片机最小系统 6
1.晶振电路 6
2.复位电路 6
(二)温度探测模块 7
1.模块功能 7
2.DS18B20芯片介绍 7
3.电路图及工作说明 7
(三)显示模块 8
1.显示模块功能 8
2.LCD1602液晶显示屏介绍 8
3.显示电路和工作说明 8
(四)报警模块 9
1.模块功能 9
2.蜂鸣器介绍 9
3.设计说明 9
(五)加热模块 10
1.加热模块功能 10
2.加热电路说明 10
(六)人机交换模块 11
1.人机交换模块功能 11
2.人及交换设计说明 11
四、软件设计 13
(一)编程语言和编译环境介绍 13
1.编程语言介绍 13
2.编译环境介绍 13
(二)主程序设计 14
(三)显示模块子程序 14
(四)人机交换流程子程序 16
(五)温度探测流程子程序 17
(六)报警流程子程序 18
(七)加热流程子程序 18
五、电路调试 20
(一)软件仿真 20
1.硬件电路绘制 20
2.软硬件联调 20
(二)实物安装调试 21
1.硬件检测 21
2.元器件安装 21
3上电调试 21
4.故障排除 21
六、总结与展望 22
(一)全文总
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
流程子程序 18
五、电路调试 20
(一)软件仿真 20
1.硬件电路绘制 20
2.软硬件联调 20
(二)实物安装调试 21
1.硬件检测 21
2.元器件安装 21
3上电调试 21
4.故障排除 21
六、总结与展望 22
(一)全文总结 22
(二)工作展望 22
致谢 23
参考文献 24
附录 25
附件1:水温测量系统总体设计 25
附件2:实物 26
附录3:源程序 27
附录4:元器件清单 39
一、引言
(一)课题背景
温度是我们生活中经常接触并且受到人们关注的物理量，它涉及到我们平时生活方方面面，是我们不可忽视的一点。科技的进步，会推动新设备的产生，水温作为一个重要的温度参数，对人们的生活以及工业或者水上运输业，都密切相关。一款智能的水温测量系统，能实时的对水温数据进行检测，并能及时有效的对异常情况，实现水温报警，通过传感器检测装置，把采集的温度通过控制器处理后，实现数据在LCD液晶显示器上显示输出，这种控制方式及时有效，同时，当检测的水温系统，达到异常情况，监护人员会根据警报，立即处理。这样的水温测量系统，更趋于智能化，适合未来社会发展的需求，因此研究智能水温测量系统，从长远角度去考虑很有必要。
(二)课题的意义
本设计可以让我们比较方便的去实时了解并且控制水温。生活中具备这样功能的例子已经很多，就像家用的电饭煲里也有这种的温度控制。通过设计这种非常贴近人们生活的课题，可以让我更加的将所学知识与实践联系起来，让我自己对于已有知识有一个更大程度上的理解与记忆。由于现实生活中有很多场景需要有这种功能的装置，所以我相信大家会乐意去了解它。并且它还有现显示功能也方便大家去直观的操作，是一种低成本而又不失功能的一种设计。
二、水温测量系统的设计方案
(一)设计方案
基于单片机控制的水温测量设计，主要由51单片机为主要控制中心，通过传感器来测量水箱的温度然后传送给单片机。当单片机判断此温度超过我们设定的温度是它就会控制不在继续加热，并且以报警提醒的方式告诉我们。当然温度没有达到或者超过我们设定的数值时是不会有报警的。为了方便人们操作，还会有显示器负责显示我们设定的温度上限值和目前的温度数值。
基于单片机控制的水温测量设计，为了实现该功能，本次设计的水温控制器系统需要完成以下内容要求：
温度传感器可以连续的传送温度。
在显示器上，也能够实时显示所传递来的水温。
（3）温度传感器传送的温度高于设定的温度时，系统判定并发出报警响声。
（4）温度传感器传送的温度高于设定的上限温度同时加热器停止加热。
(二)水温测量系统的设计框图
本设计的水温测量控制主要以89C51单片机为控制核心，和另外的辅助设计像温度收集设计、显示设计、以及加热设计、响声警告、按键设置、复位电路等，共同构成了一个水温控制系统。本次设计的水温测量设计框图如图2-1所示。
图2-1 浴室水温系统组成框图
在本次设计的水温测量功能中，采用我们通过按键设定来实现水温的上限设定，通过温度检测设计实现水温的采集，通过显示器来实时的表示出水温，当温度在低于设计的上限温度，水箱中的水温加热系统就不会停止，当高于设定的温度，此时水温系统就会响起报警告诉我们。
(三)主要元器件选择
1.主芯片选择
本设计主要的核心是用单片机来控制，综合各种型号的不同最后我感觉C51单片机比较适合。
这种型号的单片机是8位，工作过程中消耗小，其内部存储大小为4k，RAM大小为128字节。总共有40个管脚，输出输入的O/I口有32个，就是是8位的单片机P0端口、单片机P1、以及单片机P2端口。以及有电源引脚，复位引脚RST，接地引脚GND，晶振引脚X1以及引脚X2，EA引脚、ALE引脚、等等。AT89C51单片机内部共有两个计时器，分别为T0和T1。本次选用的AT89C51单片机芯片如图2-2所示。
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