单片机的温泉控制系统设计
单片机的温泉控制系统设计[20200128194240]
【摘 要】
温度控制系统以及对水位的控制现在已经大规模地应用于生活的各个方面 ,如家用电器、交通工具、温泉恒温和水位控制等 。数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。然后在利用单片机的信息收集以及处理能力来实现比较高精度的温度控制。水位控制这里同样使用单片机来实现，比如水位的控制，时刻监视水池的环境，实现无人只能监控，夜间监控等，该系统操作方便，性能良好。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机；温度芯片；温度控制；水位
引 言 1
一. 系统总体设计 1
（一）. 系统功能设计 1
（二）. 系统设计原则 1
1. 可靠性 1
2. 操作维护方便 1
3. 性价比高 1
（三）. 系统的组成和工作原理 1
1. 系统的组成 1
2. 单片机水位控制系统工作原理 2
二. 系统硬件设计 3
（一）. 文控DS18B20工作原理 3
（二）. 水位模块 3
1. 水位数据采集及处理模块 3
2. 80C51结构图如图2-3： 4
3. 给水泵电机主控回路介绍 4
（三）. 80C51水位控制系统主控硬件部署方案 4
1. 80C51单片机实现控制原理说明 4
2. 74LS373芯片实现系统原理说明 5
3. EPROM2764芯片实现系统功能说明 6
（四）. 单片机工作原理 7
（五）. 温度控制系统设计 8
1. 温度控制系统 8
2. 温度测试单元 8
3. 温度控制器件电路 8
（六）. 电源输入设计 9
三. 系统程序设计 9
（一）. 主程序代码 9
（二）. 水位部分程序原理 18
总结 21
致谢 21
参考文献 21
附录 22
引 言
如今，随着生活水平的普遍提高，人们对生活的质量的要求也慢慢的有所提高。泡温泉作为一项非常不错的生活休闲活动，慢慢的被人们所接受，并且也随着生活水平的提高而被逐渐的散播开来。所以，如何做一个好的温泉为人们所喜欢，也成了一个比较热门的话题，在此，介绍了一种温泉控制系统。分为两个部分，分为水温控制和水位控制，它们相互协调，相互合作达到维持温泉正常工作的目的。此处的水位控制以及水温控制都由单片机实现正常工作，两者相互合作又相互独立。详细的在此都会一一介绍。
一. 系统总体设计
（一）. 系统功能设计
系统要完成的设计功能是：
1．实现对温泉水池内温度参数的实时采集，测量水温，由单片机对采集的温度值进行循环检测、数据处理、显示，实现温的智能检测。
2. 实现温度不适时的及时报警，并启动控制系统，实现恒温的目的。
要求达到的技术指标：
（1）.温度连续可调，范围为30℃-40℃
（2）.超调量0%≤20%
（3）.温度误差≤±0.5℃
3.水位控制器主要完成的功能是对水位控制，完成其供水的作用。它必须能自动对水池水位进行采样对水位输入信号进行分析，于己设置号的水位参数尽心比较，控制电机水泵的开启、停机实现水位的调节。系统中要求配置两台电机以一备（B电动机）一用（A电动机），系统还要求配置低水位，高水位灯光显示；电动机运行灯光显示来表示水位状态和电动机的运行情况。
（二）. 系统设计原则
1. 可靠性
2. 操作维护方便
3. 性价比高
（三）. 系统的组成和工作原理
1. 系统的组成
（1）温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过控制加入新鲜热水进行调整，温控系统原理如图1-1：
（2）系统中将通过串口通讯连接PC机存储温度变化时的历史据，以便观察以后整个温度控制过程及监控温度变化的全过程。水池给水设备系统由两台给水泵机组、水箱和三只浮球开关组成，其系统结构如图1-2：
其中M1、M2为给水泵机组，LG、LD、LDD分别为水位高、水位低、水位低低浮球开关，当水位高（大于90开度）时，LG闭合，当水位低（小于75开度）时，LD闭合，当水位低低（小于50开度）时，LDD闭合。
2. 单片机水位控制系统工作原理
(1)A.当水箱水位低时，起动M1、M2给水，水位上升到90%，停M1；当水箱水位低低（小于50%）时，同时起动M1、M2；
B.当水位上升到50%以上70%以下时，停M2，M1继续运行到水位上升到90%以上才停止工作。
(2)报警控制如下：
当水位高与90开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LG闭合，系统水位高报警；当水位低于75开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LD闭合，系统水位低报警；当水位低与50开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LDD闭合，系统水位低低报警。
二. 系统硬件设计
（一）. 文控DS18B20工作原理
DS18B20具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围－55～＋125℃，可编程为9～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出如图2-1
（一）. 水位模块
1. 水位数据采集及处理模块
(1)单片机的时序功能：
A.时钟电路：80C51片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTALI和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。
B.时序：80C51单片机的一个执器周期由6个状态(s1—s6)组成，每个状态又持续2个接荡周期，分为P1和P2两个节拍。这样，一个机器周期由12个振荡周期组成。
下面是80C51单片机的振荡电路。图如2-2：
2. 80C51结构图如图2-3：
3. 给水泵电机主控回路介绍
给水泵电机主控回路，图2-4如下：
（二）. 80C51水位控制系统主控硬件部署方案
1. 80C51单片机实现控制原理说明
80C51为数据采集及处理模块核心，它主要完成系统对水位高低信号是否满足指标的信息采集，对采集到的水位信号通过系统程序进行对信号的判断等处理，根据采集信号的不同，驱动相应信号对应功能的引脚来实现对水箱水位的控制。
2. 74LS373芯片实现系统原理说明
74LS373是一种带输出三态门的8D锁存器，其结构如图2-5所示。
(1)引脚原理功能介绍：
A.D0~D7为8个输入端；Q0~Q7为8个输出端；G为数据锁存控制端；
当G为“1”时，锁存器输出端同输入端；当G由“1”变“0”时，数据输入锁存器中。
B.OE为输出允许端；当OE为“0”时，三态门打开；当OE为“1”时，三态门关闭，输出呈高阻状态。
在该基于80C51单片机水箱控制统中，采用74LS373作为I/O接口驱动使用，具体引脚连接如下：
其与80C51连接方法如下：
80C51 74LS373
【摘 要】
温度控制系统以及对水位的控制现在已经大规模地应用于生活的各个方面 ,如家用电器、交通工具、温泉恒温和水位控制等 。数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。然后在利用单片机的信息收集以及处理能力来实现比较高精度的温度控制。水位控制这里同样使用单片机来实现，比如水位的控制，时刻监视水池的环境，实现无人只能监控，夜间监控等，该系统操作方便，性能良好。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机；温度芯片；温度控制；水位
引 言 1
一. 系统总体设计 1
（一）. 系统功能设计 1
（二）. 系统设计原则 1
1. 可靠性 1
2. 操作维护方便 1
3. 性价比高 1
（三）. 系统的组成和工作原理 1
1. 系统的组成 1
2. 单片机水位控制系统工作原理 2
二. 系统硬件设计 3
（一）. 文控DS18B20工作原理 3
（二）. 水位模块 3
1. 水位数据采集及处理模块 3
2. 80C51结构图如图2-3： 4
3. 给水泵电机主控回路介绍 4
（三）. 80C51水位控制系统主控硬件部署方案 4
1. 80C51单片机实现控制原理说明 4
2. 74LS373芯片实现系统原理说明 5
3. EPROM2764芯片实现系统功能说明 6
（四）. 单片机工作原理 7
（五）. 温度控制系统设计 8
1. 温度控制系统 8
2. 温度测试单元 8
3. 温度控制器件电路 8
（六）. 电源输入设计 9
三. 系统程序设计 9
（一）. 主程序代码 9
（二）. 水位部分程序原理 18
总结 21
致谢 21
参考文献 21
附录 22
引 言
如今，随着生活水平的普遍提高，人们对生活的质量的要求也慢慢的有所提高。泡温泉作为一项非常不错的生活休闲活动，慢慢的被人们所接受，并且也随着生活水平的提高而被逐渐的散播开来。所以，如何做一个好的温泉为人们所喜欢，也成了一个比较热门的话题，在此，介绍了一种温泉控制系统。分为两个部分，分为水温控制和水位控制，它们相互协调，相互合作达到维持温泉正常工作的目的。此处的水位控制以及水温控制都由单片机实现正常工作，两者相互合作又相互独立。详细的在此都会一一介绍。
一. 系统总体设计
（一）. 系统功能设计
系统要完成的设计功能是：
1．实现对温泉水池内温度参数的实时采集，测量水温，由单片机对采集的温度值进行循环检测、数据处理、显示，实现温的智能检测。
2. 实现温度不适时的及时报警，并启动控制系统，实现恒温的目的。
要求达到的技术指标：
（1）.温度连续可调，范围为30℃-40℃
（2）.超调量0%≤20%
（3）.温度误差≤±0.5℃
3.水位控制器主要完成的功能是对水位控制，完成其供水的作用。它必须能自动对水池水位进行采样对水位输入信号进行分析，于己设置号的水位参数尽心比较，控制电机水泵的开启、停机实现水位的调节。系统中要求配置两台电机以一备（B电动机）一用（A电动机），系统还要求配置低水位，高水位灯光显示；电动机运行灯光显示来表示水位状态和电动机的运行情况。
（二）. 系统设计原则
1. 可靠性
2. 操作维护方便
3. 性价比高
（三）. 系统的组成和工作原理
1. 系统的组成
（1）温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过控制加入新鲜热水进行调整，温控系统原理如图1-1：
（2）系统中将通过串口通讯连接PC机存储温度变化时的历史据，以便观察以后整个温度控制过程及监控温度变化的全过程。水池给水设备系统由两台给水泵机组、水箱和三只浮球开关组成，其系统结构如图1-2：
其中M1、M2为给水泵机组，LG、LD、LDD分别为水位高、水位低、水位低低浮球开关，当水位高（大于90开度）时，LG闭合，当水位低（小于75开度）时，LD闭合，当水位低低（小于50开度）时，LDD闭合。
2. 单片机水位控制系统工作原理
(1)A.当水箱水位低时，起动M1、M2给水，水位上升到90%，停M1；当水箱水位低低（小于50%）时，同时起动M1、M2；
B.当水位上升到50%以上70%以下时，停M2，M1继续运行到水位上升到90%以上才停止工作。
(2)报警控制如下：
当水位高与90开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LG闭合，系统水位高报警；当水位低于75开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LD闭合，系统水位低报警；当水位低与50开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LDD闭合，系统水位低低报警。
二. 系统硬件设计
（一）. 文控DS18B20工作原理
DS18B20具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围－55～＋125℃，可编程为9～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出如图2-1
（一）. 水位模块
1. 水位数据采集及处理模块
(1)单片机的时序功能：
A.时钟电路：80C51片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTALI和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。
B.时序：80C51单片机的一个执器周期由6个状态(s1—s6)组成，每个状态又持续2个接荡周期，分为P1和P2两个节拍。这样，一个机器周期由12个振荡周期组成。
下面是80C51单片机的振荡电路。图如2-2：
2. 80C51结构图如图2-3：
3. 给水泵电机主控回路介绍
给水泵电机主控回路，图2-4如下：
（二）. 80C51水位控制系统主控硬件部署方案
1. 80C51单片机实现控制原理说明
80C51为数据采集及处理模块核心，它主要完成系统对水位高低信号是否满足指标的信息采集，对采集到的水位信号通过系统程序进行对信号的判断等处理，根据采集信号的不同，驱动相应信号对应功能的引脚来实现对水箱水位的控制。
2. 74LS373芯片实现系统原理说明
74LS373是一种带输出三态门的8D锁存器，其结构如图2-5所示。
(1)引脚原理功能介绍：
A.D0~D7为8个输入端；Q0~Q7为8个输出端；G为数据锁存控制端；
当G为“1”时，锁存器输出端同输入端；当G由“1”变“0”时，数据输入锁存器中。
B.OE为输出允许端；当OE为“0”时，三态门打开；当OE为“1”时，三态门关闭，输出呈高阻状态。
在该基于80C51单片机水箱控制统中，采用74LS373作为I/O接口驱动使用，具体引脚连接如下：
其与80C51连接方法如下：
80C51 74LS373
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