单片机的水箱采暖系统控制设计【字数：11740】
日常生活里，水箱供水非常常见，为了避免水箱供水过程中出现的水温水位过高过低造成资源的浪费这种情况，设计一种基于单片机的水箱采暖控制系统。本次设计采用STM32F103单片机作为控制核心，对于一个水箱而言，设计中要控制它的水温和水位，因此采用两个检测模块，分别是水温检测模块和水位检测模块，检测模块将检测到的信号传输给单片机，STM32F103单片机可以通过自带的模数转换器，即ADC，进行模拟信号和数字信号的转化，并将结果显示在LCD1602模块上。单片机通过对水位检测信号的处理，控制水泵是否注入水，保证水箱达到设定的水位。温控部分采用热泵冷热水机对水箱进行制热，水温降低部分选取自然冷却。温度采集信号传输给单片机，水温低于设定温度下限时，加热，高于上限时，停止加热。水箱进入保温状态。
目录
1课题描述与方案选择 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 课题任务 1
1.3 方案选择 2
2系统硬件设计 4
2.1 单片机最小系统设计 4
2.1.1 单片机的选型 4
2.1.2 STM32F103单片机简介 6
2.1.3 STM32F103单片机最小系统 6
2.2水位检测电路设计 7
2.2.1水位传感器选型 7
2.2.2浮球式水位传感器工作原理 7
2.2.3水位控制电路 8
2.3水温检测电路设计 9
2.3.1水温传感器选型 9
2.3.2温度采集电路设计 10
2.4显示电路设计 11
2.4.1 LCD1602显示屏简介 11
2.4.2 LCD1602显示屏引脚图 12
2.5加热控制电路设计 12
2.5.1加热装置热泵简介 12
2.5.2继电器电路 14
2.6按键电路和报警电路设计 14
2.6.1按键电路设计 14
2.6.2报警电路设计 15
3系统软件设计 16
3.1软件整体设计思路 16
3.2按键扫描程序设计 16
3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.1设计思路 16
3.2.2按键扫描程序框图 17
3.3数据采集程序设计 17
3.3.1设计思路 17
3.3.2数据采集程序框图 17
3.4 LCD显示程序设计 18
3.4.1设计思路 18
3.4.2 LCD显示程序框图 18
3.5温度控制程序设计 19
3.5.1设计思路 19
3.5.2温度控制程序框图 19
3.6水位控制程序设计 20
3.6.1设计思路 20
3.6.2水位控制程序框图 20
3.7报警程序设计 21
3.7.1设计思路 21
3.7.2报警程序框图 21
4调试与结果 23
4.1调试方案 23
4.2调试平台介绍 23
4.3调试结果与分析 26
5总结与展望 27
5.1 总结 27
5.2 对环境及社会可持续发展的影响 27
参考文献 29
致谢 30
附录 31
附录A：系统总体原理图 31
附录B：系统源代码 32
1课题描述与方案选择
1.1 课题的背景和意义
不论社会如何发展，就单单在技术层面上而言，就是为了达到一个目的，让人类的生活更加方便，更加舒服，更加安全，减少更多不必要的劳动，能够让人们在日常生活里不因为这些技术能解决的问题而烦恼。
技术是一个大范围，包括了生活的方方面面，但就针对本次课题基于单片机的水箱采暖控制系统设计来说，是我们要探索的中间很小的一部分。水箱采暖，就是对水箱里的水的水位和水温的控制。水位水温在技术层面上，经过社会的发展，已经慢慢变得更加成熟，当技术成熟的时候，收益的就是人们了，可以利用技术满足自己生活的需要。
小到一个家庭对于热水的使用，只需要这么一个采暖水箱，就可以方便的用到热水，有了水箱采暖控制系统对水温水位的控制，不会出现水资源浪费，水温过热或过冷的情况。另外, 在公共场所比如宾馆、学校也被广泛使用,跟热水器的作用相似。热水器的种类也很多, 虽然供能方式不同, 但都需要控制它的水温和水位。大型锅炉，也是要控制水位和水温来保证其他设备正常工作。早期也有水箱控制，但是由于技术水平的限制，大多采用传统的继电器和电工技术来实现，电路很繁琐、成本高，系统稳定性差、误差大，很难在工业生产和社会服务中应用。目前，控制水箱大多是基于单片机或者PLC来控制实现的，用哪种方法还是基于实际环境和方案设计来选择。本次课题设计选用STM32F103单片机控制实现，能够实时监测水箱水温和水位的变化，运行稳定、安全、误差小、操作更便捷。
1.2 课题任务
课题的主要工作：根据已有的基于单片机的水箱采暖控制系统，通过对输入输出信号的控制，对系统进行控制调节，完成硬件软件的设计。
熟练掌握项目开发中的基本流程，从发现了解问题，查找资料，设计绘制线路板原理图、PCB图，选择采购电子元件熟悉水箱采暖工作原理，制作编写程序，调试及发生问题解决问题直至完成项目。
研究市场上已有的基于单片机的水箱采暖的控制原理，查找需要了解的知识点及资料。消化知识点，绘制原理图及PCB图，选配需要使用的电子元器件。整理控制逻辑，编制控制程序。在专业工程师的协助下模拟调试运行。
本文的主要内容：
第1章 介绍了本次课题的研究背景和意义、课题任务、方案选择。
第2章 介绍了系统的硬件设计，包括单片机最小系统设计、水温水位检测电路设计、A/D转换电路设计、显示电路设计、加热控制电路设计。
目录
1课题描述与方案选择 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 课题任务 1
1.3 方案选择 2
2系统硬件设计 4
2.1 单片机最小系统设计 4
2.1.1 单片机的选型 4
2.1.2 STM32F103单片机简介 6
2.1.3 STM32F103单片机最小系统 6
2.2水位检测电路设计 7
2.2.1水位传感器选型 7
2.2.2浮球式水位传感器工作原理 7
2.2.3水位控制电路 8
2.3水温检测电路设计 9
2.3.1水温传感器选型 9
2.3.2温度采集电路设计 10
2.4显示电路设计 11
2.4.1 LCD1602显示屏简介 11
2.4.2 LCD1602显示屏引脚图 12
2.5加热控制电路设计 12
2.5.1加热装置热泵简介 12
2.5.2继电器电路 14
2.6按键电路和报警电路设计 14
2.6.1按键电路设计 14
2.6.2报警电路设计 15
3系统软件设计 16
3.1软件整体设计思路 16
3.2按键扫描程序设计 16
3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.1设计思路 16
3.2.2按键扫描程序框图 17
3.3数据采集程序设计 17
3.3.1设计思路 17
3.3.2数据采集程序框图 17
3.4 LCD显示程序设计 18
3.4.1设计思路 18
3.4.2 LCD显示程序框图 18
3.5温度控制程序设计 19
3.5.1设计思路 19
3.5.2温度控制程序框图 19
3.6水位控制程序设计 20
3.6.1设计思路 20
3.6.2水位控制程序框图 20
3.7报警程序设计 21
3.7.1设计思路 21
3.7.2报警程序框图 21
4调试与结果 23
4.1调试方案 23
4.2调试平台介绍 23
4.3调试结果与分析 26
5总结与展望 27
5.1 总结 27
5.2 对环境及社会可持续发展的影响 27
参考文献 29
致谢 30
附录 31
附录A：系统总体原理图 31
附录B：系统源代码 32
1课题描述与方案选择
1.1 课题的背景和意义
不论社会如何发展，就单单在技术层面上而言，就是为了达到一个目的，让人类的生活更加方便，更加舒服，更加安全，减少更多不必要的劳动，能够让人们在日常生活里不因为这些技术能解决的问题而烦恼。
技术是一个大范围，包括了生活的方方面面，但就针对本次课题基于单片机的水箱采暖控制系统设计来说，是我们要探索的中间很小的一部分。水箱采暖，就是对水箱里的水的水位和水温的控制。水位水温在技术层面上，经过社会的发展，已经慢慢变得更加成熟，当技术成熟的时候，收益的就是人们了，可以利用技术满足自己生活的需要。
小到一个家庭对于热水的使用，只需要这么一个采暖水箱，就可以方便的用到热水，有了水箱采暖控制系统对水温水位的控制，不会出现水资源浪费，水温过热或过冷的情况。另外, 在公共场所比如宾馆、学校也被广泛使用,跟热水器的作用相似。热水器的种类也很多, 虽然供能方式不同, 但都需要控制它的水温和水位。大型锅炉，也是要控制水位和水温来保证其他设备正常工作。早期也有水箱控制，但是由于技术水平的限制，大多采用传统的继电器和电工技术来实现，电路很繁琐、成本高，系统稳定性差、误差大，很难在工业生产和社会服务中应用。目前，控制水箱大多是基于单片机或者PLC来控制实现的，用哪种方法还是基于实际环境和方案设计来选择。本次课题设计选用STM32F103单片机控制实现，能够实时监测水箱水温和水位的变化，运行稳定、安全、误差小、操作更便捷。
1.2 课题任务
课题的主要工作：根据已有的基于单片机的水箱采暖控制系统，通过对输入输出信号的控制，对系统进行控制调节，完成硬件软件的设计。
熟练掌握项目开发中的基本流程，从发现了解问题，查找资料，设计绘制线路板原理图、PCB图，选择采购电子元件熟悉水箱采暖工作原理，制作编写程序，调试及发生问题解决问题直至完成项目。
研究市场上已有的基于单片机的水箱采暖的控制原理，查找需要了解的知识点及资料。消化知识点，绘制原理图及PCB图，选配需要使用的电子元器件。整理控制逻辑，编制控制程序。在专业工程师的协助下模拟调试运行。
本文的主要内容：
第1章 介绍了本次课题的研究背景和意义、课题任务、方案选择。
第2章 介绍了系统的硬件设计，包括单片机最小系统设计、水温水位检测电路设计、A/D转换电路设计、显示电路设计、加热控制电路设计。
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