基于单片机的水位水温控制系统
基于单片机的水温水位控制系统设计
基于单片机的水温水位控制系统设计设计基于单片机的水温水位控制系统需要考虑多个方面，包括硬件设计、传感器选择、控制算法等。
下面是一个简单的框架，供参考：1. 系统架构设计：•确定系统的功能模块，包括水温控制、水位控制、传感器接口、用户界面等。
2. 硬件设计：•选择合适的单片机，考虑到控制的实时性，通常选择性能较高的单片机，如Arduino、STM32等。
•设计电源电路，确保系统能够稳定工作。
•选择和设计合适的传感器接口电路，如温度传感器、水位传感器等。
3. 传感器选择和接口设计：•温度传感器：选择合适的温度传感器，如DS18B20，并设计接口电路进行连接。
•水位传感器：选择水位传感器，如浮球开关传感器，超声波水位传感器等，并设计接口电路。
4. 用户界面设计：•设计一个简单的用户界面，可以使用液晶显示屏（LCD）、LED 指示灯等，以显示当前水温、水位状态等信息。
•如果有需要，可以加入按键、旋钮等元件，以便用户进行设置和操作。
5. 控制算法设计：•制定水温和水位的控制算法，考虑到系统的实时性和稳定性。
•温度控制：可以使用PID（比例-积分-微分）控制算法，根据温度传感器的反馈调节加热器或冷却器的工作状态。
•水位控制：可以根据水位传感器的反馈，控制水泵的启停，以维持水位在设定范围内。
6. 通信模块设计（可选）：•如果需要，可以考虑加入通信模块，如Wi-Fi模块、蓝牙模块，使系统可以通过手机或电脑进行远程监控和控制。
7. 安全保护设计：•考虑加入安全保护机制，如过温保护、过水位保护等，以确保系统运行的安全性。
8. 软件编程：•编写单片机的控制程序，根据设计的算法进行编程。
•确保程序的鲁棒性，考虑异常情况的处理。
9. 调试和测试：•在实际硬件上进行调试和测试，确保系统稳定可靠。
10. 性能优化：•对系统进行性能优化，如功耗优化、响应速度优化等。
以上是一个基本的设计框架，具体的实现需要根据具体需求和条件进行调整。
基于单片机的水温水位控制系统设计
四、结论
基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有结构简单、成本低、可靠性 高等优点。通过实时监测和控制水箱的水位和水温，可以满足不同用户的需求。 此外，通过优化系统的硬件设计和软件设计，可以进一步提高系统的性能和可靠 性。这种系统不仅可以应用于家庭用水领域，也可以应用于工业生产中的液体控 制，具有广泛的应用前景。
1、抗干扰设计
由于环境因素和设备本身的影响，系统可能会受到干扰。因此，需要在硬件 设计和软件设计中加入抗干扰措施，如滤波电路、软件去抖动等。
2、节能设计
为了降低系统的功耗，可以在软件设计中加入休眠模式和唤醒模式。当系统 不需要工作时，可以进入休眠模式，降低功耗。当有数据需要处理时，系统被唤 醒，进入工作状态。
2、软件设计
系统的软件设计主要实现以下功能：数据的采集、处理、显示和控制。首先， 单片机通过水位传感器和水温传感器采集当前的水位和水温数据。然后，单片机 对采集到的数据进行处理，判断水位和水温是否正常。如果异常，则启动相应的 执行机构进行调节。最后，单片机将处理后的数据通过显示模块进行显示。
三、系统优化
六、结论
本次演示设计了一种基于单片机的水温水位控制系统，实现了温度和水位的 自动检测、调节和控制。该系统具有成本低、可靠性高、易于实现等优点，同时 支持远程控制和节能模式等功能。在家庭、工业和科学研究中具有广泛的应用前 景。
参考自动化技术的普及，智能化设备在日常生活和工业生产中 的应用越来越广泛。其中，基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有重要 应用价值。这种系统可以实现对水箱水位和水温的实时监测和控制，以适应不同 的应用需求。
系统软件采用C语言编写，主要包括以下几个部分：数据采集、数据处理、 控制输出和远程通信。
1、数据采集：通过I/O端口读取DS18B20和超声波水位传感器的数据。
基于单片机的水位控制系统
基于单片机的水位控制系统————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1 绪论单片机应用发展迅速而广泛.在过程控制中，单片机既可作为主计算机，又可作为分布式计算机控制系统中的前端机,完成模拟量的采集和开关量的输入、处理和控制计算,然后输出控制信号。
单片机广泛用于仪器仪表中，与不同类型的传感器相结合,实现诸如电压、功率、频率、湿度、流量、速度、厚度、压力、温度等物理量的测量；在家用电器设备中，单片机已广泛用于电视机、录音机、电冰箱、电饭锅、微波炉、洗衣、高级电子玩具、家用防盗报警等各种家电设备中。
在计算机网络和通信、医用设备、工商、金融、科研、教育、国防、航空航天等领域都有着十分广泛的应用。
随着科技的发展，液位测量技术趋于智能化、微型化、可视化。
本设计思想是用单片机做下位机,PC机做上位机，单片机和PC机相结合对水箱液位进行测量和监控。
该设计要求具有一定的智能化，可操作性和稳定性好。
1．1 课题背景与研究意义在工农业生产中,常常需要测量液体液位。
随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。
低温液体(液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用,作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中,保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也经常碰到需要进行液位控制的实验装置.1．2 国内外研究现状及发展液位测量的方法比较多,依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。
●接触式测量法接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触,从而获得测量参数的方法。
本方法所使用的电容通常由两块圆柱形极板或一个探极与罐壁构成.当液位不同时，电容器的介电常数就不同，故电容量也不同.在此基础上可以把电容量转化为电压、相移、频率、脉宽等物理量，再进行测量.电容式液位测量装置通常结构简单、灵敏度高、稳定性好、动态响应快,适合于恶劣的工作环境,生产成本也不高；但电容液位测量器需要考虑温度补偿，且介质的成分、水分、温度、密度等不确定变化因素直接影响测量结果的准确性,另外检测电路比较复杂，尤其是检测微小电容量的变化。
基于AT89C51单片机的水位控制系统的课程设计报告书
基于单片机的水位控制系统设计目录1概述 (3)2设计的基本任务和要求 (5)2.1基本功能 (5)2.2塔水位控制原理 (5)2.3系统硬件总体方案 (6)3控制系统方案设计 (6)3.1系统硬件方案 (6)3.2核心芯片 AT89C51 单片机 (7)3.3系统软件总体方案 (8)4.Proteus 设计与仿真 (10)4.1 元器件清单 (10)4.2 基于单片机水位控制原理图5 (11)4.3 基于单片机的水位控制PCB 图 6 (11)4.4 水位检测的主程序 (12)4.5 实验仿真结果 (16)4.6 结语 (16)5 设计体会 (17)参考文献 (18)1概述液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。
在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。
液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。
液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物 ,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势 :1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。
2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数 ,可以方便的改变液位的上限、下限。
3)具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。
单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。
单片机自问世以来 ,性能不断提高和完善 ,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。
基于单片机的水位水温控制系统
基于单片机的水位水温控制系统题目基于单片机的水位水温控制系统专业电子信息工程学生姓名学号指导教师论文字数完成日期基于单片机的浴缸水位水温控制系统摘要:本文针对现在水温经常有过热和过凉的情况～以及水位经常有过高和不足的现状提出了一个基于单片机的浴缸水位温度控制系统。
此系统以单片机作为核心控制～通过DS18B20采集水温～LCD12864显示温度～水位检测电路检测水位～语音进行提示加水或排水～然后将水位控制在适宜的范围～温度和温度上下限的比较进行加热水或者冷水将水温控制在自己设定的温度。
在文中提出了这个水位温度控制系统的整体设计方案～对各个模块的设计方案进行了论证～完成了硬件和软件的设计。
关键词:89S52单片机～DS18B20传感器～温度控制～水位控制IBath crock water level and temperature controlsystem that based on MCU:In this paper according to the situation that the bath crock water temperature there are Abstractoften too hot and too cold,water level often too high or too low put forward the water level and temperature system that based on MCU.Thissystem with the MCU as the core control,through DS18B20 collecting temperature environment LCD12864 display temperature,water level detection circuit detection water level voice prompt add water or drainage ,control Water level inthe appropriate range ,temperature and the temperature of upper and lower compared to heat water or cold water to set the temperaturecontrol in the purpose of setting the temperature of the himself.In this paper puts forward the overall design scheme of water level and temperature control system,demonstrates the design of each module, completed the design of the hardware and software.89s52 micro computer,DS18B20 sensors,temperature control,water level controlKeywords:II目录第一章绪论 ..................................................................... .. (1)1.1 选题的意义与目的 ..................................................................... (1)1.2 研究现状与发展趋势 ..................................................................... .. (1)1.3 本文的主要工作 ..................................................................... ........................................... 3 第二章系统方案论证和硬件概述 ..................................................................... . (4)2.1 系统方案设计与论证 ..................................................................... .. (4)2.2 AT89S52单片机概述 ..................................................................... (5)2.3 DS18B20传感器概述 ..................................................................... .. (6)2.4 其它硬件概述 ..................................................................... ............................................... 6 第三章系统硬件设计 ..................................................................... (7)3.1系统硬件的整体框图 ..................................................................... (7)3.2 系统子模块设计 ..................................................................... . (7)3.2.1温度采集电路 ..................................................................... . (7)3.2.2 键盘电路 ..................................................................... .. (8)3.2.3 显示电路 ..................................................................... .. (9)3.2.4 水位检测电路 ..................................................................... (9)3.2.5 水位控制电路 ..................................................................... . (10)3.2.6 水温控制电路 ..................................................................... . (10)3.2.7 单片机最小系统 ..................................................................... (11)3.2.8 语音电路 ..................................................................... .......................................... 11 第四章系统软件设计 ..................................................................... . (13)4.1 主程序流程图 ..................................................................... (13)4.2 键盘扫描流程图 ..................................................................... .. (13)4.3 显示处理流程图 ..................................................................... .. (14)4.4 水位温度控制流程图 ..................................................................... (15)4.5温度采集电路流程图 ..................................................................... . (15)4.6液晶显示流程图 ..................................................................... (16)4.7系统调试 ..................................................................... (16)第五章总结及实验结果 ..................................................................... (17)5.1设计总结 ..................................................................... (17)5.2 实验结果 ..................................................................... ..................................................... 17 参考文献...................................................................... . (18)结束语 ..................................................................... .......................................................................19致谢 ..................................................................... ........................................................................ (20)附录 ............................................................................................................................................. (21)III第一章绪论1.1 选题的意义与目的随着这些年的科学技术的发展，在我们的日常生活中，很多的东西都趋向于自动化、智能化，这样子不仅仅易于控制和操作而且可以在非人工的情况下实现，很大程度上减少了人力消耗。
基于单片机的水位水温控制系统
系统控制部分电路图
单片机与显示器件连接图
软件程序设计框图
开始
开始
初始化
按键控制选择
启 动 DS18B20
启动外围电路
水位时间水温控制
读 取 DS18B20
读取电压
水位调整 时间调整 水温调整
计算温度
转化成水位
加水 加热温度
LED显 示
结束
结束
部分程序设计
职业技术学院
校园电子创意大赛 参赛作品
基于单片机的水位水温控制系统
摘要
Байду номын сангаас
基于单片机的水位监测系统的设计与实现
基于单片机的水位监测系统的设计与实现一、引言水位监测在许多领域都具有重要的作用，如水利工程、环境监测、农田灌溉等。
传统的水位监测方法存在着人工操作困难、数据处理复杂等问题。
因此，设计一个基于单片机的水位监测系统以自动化地实现水位的监测和数据采集具有重要意义。
二、系统设计2.1 系统概述本水位监测系统通过使用单片机作为中心控制器，借助传感器实时采集水位信息，并通过显示屏进行实时展示。
2.2 硬件设计2.2.1 单片机选择根据任务要求，选择适合的单片机进行设计，常见的单片机有STM32系列、Arduino、Raspberry Pi等，本设计选择STM32作为中心控制器。
2.2.2 传感器选择根据实际需求，选择合适的水位传感器，常见的有浮子式水位传感器、压阻式水位传感器等。
本设计选择压阻式水位传感器。
2.3 软件设计2.3.1 程序流程编写相应的程序，实现水位数据的采集和处理，以及显示屏的控制与展示。
2.3.2 数据处理在采集到的水位数据基础上，进行数据处理，如滤波、校正等，提高数据稳定性和准确性。
三、系统实现3.1 硬件实现根据设计要求，搭建硬件电路，将单片机和水位传感器进行连接，确保各部件正常工作。
3.2 软件实现编写相应的程序，通过单片机的IO口进行数据采集和处理，实时展示水位信息。
四、系统测试与结果分析4.1 测试方法利用水箱进行模拟测试，逐步调整水位并记录数据，验证系统的功能和准确性。
4.2 测试结果分析测试结果，对比设定和测量值，检验系统的准确性和稳定性。
4.3 结果分析对测试结果进行分析，讨论系统的优缺点，并提出改进和优化方案。
五、总结与展望5.1 总结通过本次设计与实现，成功搭建了基于单片机的水位监测系统，实现了水位数据的自动采集和实时展示。
5.2 展望进一步完善系统功能，并结合互联网技术，实现远程监测和数据云端存储，为水位监测提供更便捷的解决方案。
六、参考文献1.《单片机技术与应用》，杨文胜，电子工业出版社，2018年。
基于单片机的水位水温控制系统
系统对水位和水温变化的响应时间反映了其动态性能，快速响应有助 于及时调节系统参数，保持环境稳定。
稳定性
在长期运行过程中，系统应保持稳定的工作状态，避免频繁的故障和 维修。
易用性
系统操作界面应简洁明了，易于用户理解和操作，同时应提供完善的 故障提示和报警功能。
拓展功能及升级方案探讨
远程监控与控制 数据记录与分析
数据采集与处理模块设计
1
设计并实现水位和水温传感器的接口电路，将传 感器信号转换为单片机可处理的电信号。
2
编写数据采集程序，定时读取传感器输入信号， 并进行必要的信号预处理，如滤波、放大等。
3
实现数据转换功能，将采集到的模拟信号转换为 数字信号，以便进行后续的数据处理和控制算法 实现。
控制算法研究与实现
在工业生产过程中，稳定 的水位和水温对于保证产 品质量和生产效率至关重 要。
节能环保
合理的水位和水温控制可 以减少能源消耗，降低温 室气体排放，符合可持续 发展要求。
单片机在控制系统中的应用
实时性
01
单片机具有高速运算能力，可以实时监测并控制水位和水温。
精确性
02
通过精确的算法和传感器技术，单片机可以实现高精度的水位
03 软件设计与实现
主程序设计思路及流程
进入主循环，不断检测水位 和水温传感器的输入信号。
初始化单片机系统及各外设 模块。
01
根据设定的控制算法处理输 入信号，并输出相应的控制
02
03
信号。
实时更新显示模块，以图形 化界面展示当前水位和水温
信息。
04
05
接收并处理用户通过按键或 远程通信发送的控制指令。
01
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基于单片机的水位水温控制系统编号淮安信息职业技术学院毕业论文学生姓名刘孟孟学号********院系电气工程系专业电气自动化班级410133指导教师李瑞年顾问教师宋指宏二〇一五年十月摘要可编程控制器与单片机的出现大大提高了现代工业的自动化程度，改善了产品的工作性能。
本次设计是对水温水位控制系统的智能化改进，采用单片机对其水温水位参数进行控制，提高了电器的工作稳定性，同时引进了数字传感器对水温进行数据采集，这样也就提高了系统的控制精度，对水位的控制结构简单，易于实现，具有很强的现实应用价值。
本设计温度传感器采用DS18B20，DS18B20是美国Dallas公司生产的一线数字式温度计芯片,现在已完全取代DS1820。
它具有结构简单，不需要外接元件,采用一根I/O数据线既可以供电又可以传输数据、并可以设有用户设置温度报警界限等特点。
此次设计主控制器采用Philips公司生产的P89V51RD2单片机，P89V51RD2是常用的机型，功能强大，性能稳定。
该产品可以广泛应用于各种环境，例如：铁路路基温度无线采集系统、水温实时检测系统、楼宇内温度监视系统等。
虽然是对水温水位控制系统的改进，但是这种智能化的改进方法也可以应用到工业、生活的各个水温和水位控制的环境中去，对于其他相关参数的控制改进也具有一定的借鉴意义。
此次的基于单片机的水温水位控制系统是一个改进性的智能化产品，以其自身的控制精度高、稳定性好和成本低的独特优点在今后将会由广泛的实用价值，其基于单片机的改进方法也具用广泛的应用意义。
关键词：单片机DS18B20 水温水位控制AbstractThe appearance of BP PLC and PLC has greatly increased the modern industrial automation and improved the work performance of the product. The design of the water temperature control system is to improve the intellectualized.A monolithic integrated circuits is to control the level of parameter and improve the stability of the electrical work, and meantime, it introduced a number of the water temperature sensor for data collection, it also increases the control system to control the level of accuracy with a simple structure, which is easy to achieve and has great practical value.The design temperature sensors used DS18B20 which is a digital thermometer chip produced by the Dallas company and now completely replaced DS1820. It’s simple and doesn’t need the components. Just use a piece of I/O data line can not only supply the power, but the data transmission. Moreover, it has a user setting, you can use it to set the alarm boundaries. The design of master controller used the Philips company’s P89V51RD2 monolithic integrated circuits, which is the usual type. It has a powerful function and reliable performance. It can be widely used in various circumstances. Such as, railway system, the temperature of real-time testing system, the premises of the surveillance system and so on. Though it is a way to improve the water temperature control system, the intellectualized ways of improvement can also be applied to industrial, water and the level control of the environment. For other related parameters, it also has a certain meaning using. The revivification of the water control system is an intelligent product. To its own control of high precision, stability and low cost of the advantages, in the future there will be a wide range of practical value. What’s more, its based on single ways of improvement have wide application meaning.Keywords:singlechip; water level’s examination; water temperature’s examination目录摘要 (I)Abstract (II)第一章系统设计方案讨论与选择 (1)1.1引论 (1)1.2系统设计方案的选择 (1)1.3系统总体设计方框图 (2)1.4水位控制系统的设计方案讨论 (3)1.5水温控制系统的设计方案讨论 (3)1.6数据显示系统的设计方案讨论 (4)1.7报警系统的设计方案讨论 (4)第二章系统硬件电路设计 (6)2.1单片机最小系统 (6)2.1.1 时钟电路 (9)2.1.2 复位电路 (9)2.1.3 串行下载口电路 (10)2.1.4 串行通信接口电路图 (10)2.2显示系统设计 (11)2.2.1 TC1602A简介 (11)2.2.2 LCD1602与单片机的连接图 (13)2.3水位检测系统设计 (14)2.4水温检测系统设计 (15)2.4.1 单线数字温度计DSl8B20介绍 (15)2.4.2 温度计算 (16)2.4.3 DSl820工作过程及时序 (17)2.4.4 DS18B20与单片机的硬件连接图 (19)2.5报警系统设计 (20)2.6继电器驱动电路设计 (20)2.7电源电路 (21)第三章系统软件设计 (22)3.1系统硬件开机自检程序设计 (22)3.2系统自动上水程序设计 (23)3.3水温水位交替显示流程图设计 (24)3.4系统按键程序设计 (25)第四章系统调试 (26)4.1硬件调试 (26)4.1.1调试步骤 (26)4.1.2液位检测 (26)4.1.3温度检测 (27)4.2软件调试 (27)4.2.1 Proteus仿真 (27)4.2.2 软件调试过程 (28)4.3系统联调 (28)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)第一章系统设计方案讨论与选择1.1引论随着电子技术的发展，人们生活质量的提高，在现代社会中，水位和温度控制不仅应用在工厂生产方面，也体现到了生活的各个方面。
酒店厂房及家庭生活中都会见到水位和温度控制的影子，水位和温度控制将更好的服务于社会，目前，单片机控制器在从生活工具到工业应用的各个领域，例如生活工具的电梯、工业生产中的现场控制仪表、数控机床等。
特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么可编程控制器的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。
尤其是用单片机控制器改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点。
现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到水位和温度控制，早期水位和温度控制主要应用于工厂中，例如工厂中的大型锅炉，必须实时的掌握锅炉的水位和温度，确保系统的正常运行。
现行的水位和温度控制也已应用于生活当中，如人们日常烧水用的电热水器，当水位到一定限度或温度到达所需值时，它都会给出相应的提示以告诉人们。
因此，水温水位控制在改善人们生活质量中起到了非常重要的作用。
现在市面上的电器种类繁多，它们都需要对其主要的水位和水温参数加以控制，实现电器水温水位控制的自动化。
早期温度和水位的参数控制时通过模拟电路实现的，这种方式不仅电路复杂，成本高，而且误差大，系统的稳定性不好，单片机及微型计算机技术的发展和应用有效地解决了这些缺点，特别是传感器的发展，更好的提高了检测参数的精度。
选择基于单片机的水温水位控制系统，是因为它不仅在人们生活中具有显著的意义，更重要的是能系统地聚温度和水位参数于一身，对于更好的掌握和认识单片机的应用和传感器的应用，系统地深刻认识自动控制的实际应用，掌握复杂的多子系统地设计起到了很强的锻炼作用。
1.2 系统设计方案的选择本系统是为电热水器水温水位控制系统而设计的。
在电热水器温控系统中,水温和水位传感器起着举足轻重的作用。
系统的分析了耐高温电容式液位传感器分别检测水温和水位的原理,以 AT89S51单片机为核心,实现对水温和水位、上水测量、显示、报警等功能,并以电磁阀、继电器为阀门开关全自动加热、上水。
整个系统精度高，耐高温性强，易于调整，测试方便。
测试结果表明，误差小于2%，达到设计要求。
方案：采用单片机控制，结构简单，使用方便，成本低，性能稳定，温度误差只有0.5摄氏度。
1.3 系统总体设计方框图为实现系统的水位水温控制，根据系统的设计功能要求，构造总体方框图如图1-1所示。