水温监控及液位报警系统设计报告.doc

PAGE\*MERGEFORMAT14目录一、方案的选择与论证...……………………………………………….…11.1温度传感器的选择与论证...………………………………..11.2液位传感的选择与论证…………………………………………21.3显示的选择论证..………………………………..……………….21.4加热控制的选择与论证…………………………………………21.5微控制器的选择与论证………………………………………………………2二、系统的具体设计与实现……………………………………………32.1系统的总体设计方案……………….………………………….32.2温度传感器模块………………………..…………………………42.3时钟模块……………………………………………….……………62.4报警模块……………………………………………………………..72.5液晶显示模块部分………………………………….……………82.6电磁阀控制模块……………………..……………………………92.7串行通讯与PC机控制模块……………………..……………92.8加热模块……………………..……………………………………..10三、系统软件设计…………………..………………………..………103.1程序流程图………………………………….………………….…11四、测试结果和结论…………………………………………………….12五、参考文献……………………………………………..………………….…12附录……………………………………………………………………..12摘要本系统以AT89S52为核心，选用符合测量温度范围要求的DS18B20单总线数字温度传感器，LCD128*64液晶显示器实现液晶显示液位和温度。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警，并能同时打开加热装置自动加热或停止加热；当测量液面超过设定的液面上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警显示稳定，从而达到自动加水和排水的功能。且温度测量误差≤±0.5℃，温度值小数部分保留两位有效数字；使用串行通信与PC机连接，能用PC机进行在线控制，并能在PC机显示相应曲线图。增加了DS1302串行时钟芯片，在LCD128*64液晶显示器实现液晶显示当前日期、时间、星期的功能。方案选择与论证根据竞赛设计任务的总体要求，本系统可以划分为以下个基本模块，针对各个模块的功能要求，分别有以下一些不同的设计方案：温度传感器模块方案一：采用热敏电阻，热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的，也不能满足测量范围。在温度测量系统中,也常采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机,这样就使得测温系统的硬件结构较复杂.另外,这种测温系统难以实现多点测温，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。方案二：采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器AT89S52构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可以挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。综上分析，我们选用第二种方案。液位传感器模块方案一：此方案采用光电传感器来实现，光电传感器是利用光的转换来获取数据，在经过AD转换来实现可以在LCD可以显示的数据，这样的话，硬件和软件都会变得复杂，在加上光电传感器检查的原理可知，在此系统使用并不稳定。方案二：此方案采用液位传感器来实现，液位传感器所采集到的数据能直接显示到LCD上，不需要转换，这样的话，硬件和软件就能简化，而且液位传感器所检测到的数据稳定性好，精确度高。综上分析，我们采用了第二个方案。显示模块方案一：采用8位段数码管，将单片机得到的数据通过数码管显示出来。该方案简单易行，但所需的元件较多，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后，很难再加入其他的功能，显示格式受限制，且耗电量大，不宜用电池给系统供电。方案二：采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的功能兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数，采用LCD128*64四行十六个字符的显示，能同时显示日期、时间、星期、温度和液位的控制，更能体现人机对话。加热控制模块方案一：此方案采用继电器来实现对220V交流的导通控制从而达到自动加热或停止加热的功能，由于继电