基于单片机的水位水温控制新版系统.doc

编号 淮安信息职业技术学院毕业论文 题 目基于单片机水位水温控制系统学生姓名刘孟孟学 号41013302院 系电气工程系专 业电气自动化班 级410133指引教师 李瑞年 顾问教师 宋指宏二一五 年 十 月摘 要可编程控制器与单片机浮现大大提高了当代工业自动化限度，改进了产品工作性能。本次设计是对水温水位控制系统智能化改进，采用单片机对其水温水位参数进行控制，提高了电器工作稳定性，同步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控制精度，对水位控制构造简朴，易于实现，具备很强现实应用价值。本设计温度传感器采用DS18B20，DS18B20是美国Dallas公司生产一线数字式温度计芯片,当前已完全取代DS1820。它具备构造简朴，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播数据、并可以设有顾客设立温度报警界限等特点。本次设计主控制器采用Philips公司生产P89V51RD2单片机，P89V51RD2是惯用机型，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改进，但是这种智能化改进办法也可以应用到工业、生活各个水温和水位控制环境中去，对于其她有关参数控制改进也具备一定借鉴意义。本次基于单片机水温水位控制系统是一种改进性智能化产品，以其自身控制精度高、稳定性好和成本低独特长处在此后将会由广泛实用价值，其基于单片机改进办法也具用广泛应用意义。核心词：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. Its simple and doesnt 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 companys 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. Whats more，its based on single ways of improvement have wide application meaning.Keywords：singlechip；water levels examination；water temperatures examination目 录摘 要IAbstractII第一章 系统设计方案讨论与选取11.1引 论11.2 系统设计方案选取11.3 系统总体设计方框图21.4水位控制系统设计方案讨论31.5水温控制系统设计方案讨论31.6 数据显示系统设计方案讨论41.7 报警系统设计方案讨论4第二章 系统硬件电路设计52.1 单片机最小系统52.1.1 时钟电路72.1.2 复位电路82.1.3 串行下载口电路82.1.4 串行通信接口电路图92.2 显示系统设计92.2.1 TC1602A简介92.2.2 LCD1602与单片机连接图112.3 水位检测系统设计112.4 水温检测系统设计122.4.1 单线数字温度计DSl8B20简介122.4.2 温度计算132.4.3 DSl820工作过程及时序142.4.4 DS18B20与单片机硬件连接图162.5 报警系统设计172.6 继电器驱动电路设计172.7 电源电路18第三章 系统软件设计193.1 系统硬件开机自检程序设计193.2 系统自动上水程序设计203.3 水温水位交替显示流程图设计213.4 系统按键程序设计22第四章 系统调试234.1硬件调试234.1.1调试环节234.1.2液位检测234.1.3温度检测244.2 软件调试244.2.1 Proteus仿真244.2.2 软件调试过程254.3系统联调25结 论28致 谢29参照文献30附录31 第一章 系统设计方案讨论与选取1.1引 论随着电子技术发展，人们生活质量提高，在当代社会中，水位和温度控制不但应用在工厂生产方面，也体现到了生活各个方面。酒店厂房及家庭生活中都会见到水位和温度控制影子，水位和温度控制将更好服务于社会，当前，单片机控制器在从生活工具到工业应用各个领域，例如生活工具电梯、工业生产中现场控制仪表、数控机床等。特别是随着大规模集成电路产生，给人们生活带来了主线性变化，如果说微型计算机浮现使当代科学研究得到了质奔腾，那么可编程控制器浮现则是给当代工业控制测控领域带来了一次新革命。特别是用单片机控制器改造落后设备具备性价比高、提高设备使用寿命、提高设备自动化限度特点。当代工业设计、工程建设及寻常生活中经常需要用到水位和温度控制，初期水位和温度控制重要应用于工厂中，例如工厂中大型锅炉，必要实时掌握锅炉水位和温度，保证系统正常运营。现行水位和温度控制也已应用于生活当中，如人们寻常烧水用电热水器，当水位到一定限度或温度到达所需值时，它都会给出相应提示以告诉人们。 因而，水温水位控制在改进人们生活质量中起到了非常重要作用。当前市面上电器种类繁多，它们都需要对其重要水位和水温参数加以控制，实现电器水温水位控制自动化。初期温度和水位参数控制时通过模仿电路实现，这种方式不但电路复杂，成本高，并且误差大，系统稳定性不好，单片机及微型计算机技术发展和应用有效地解决了这些缺陷，特别是传感器发展，更好提高了检测参数精度。选取基于单片机水温水位控制系统，是由于它不但在人们生活中具备明显意义，更重要是能系统地聚温度和水位参数于一身，对于更好掌握和结识单片机应用和传感器应用，系统地深刻结识自动控制实际应用，掌握复杂多子系统地设计起到了很强锻炼作用。1.2 系统设计方案选取本系统是为电热水器水温水位控制系统而设计。在电热水器温控系统中,水温和水位传感器起着举足轻重作用。系统分析了耐高温电容式液位传感器分别检测水温和水位原理,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，易于调节，测试以便。测试成果表白，误差不大于2%，达到设计规定。方案：采用单片机控制，构造简朴，使用以便，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水位水温控制，依照系统设计功能规定，构造总体方框图如图1-1所示。图1-1 总体系统方案图单片机控制电路接+5V直流电压源，继电器功率电路接另一种正五伏直流电压源，当电源接好后，就可以按下系统总电源开关，系统开始运营。一方面系统进行硬件电路开机自检，重要是检查DS18B20工作与否正常，显示屏与否正常工作，报警系统与否正常，在此同步TC1602显示屏同步显示系统状态，在此过程中顾客可以预置水位和水温，接下来开始检测容器中水位，与否低于下限水位，如果低于下限水位则开始自动上水至默认水位1000ml，然后进入水温水位交替显示正常状态，此时顾客可通过四个独立式按键进行水温水位设立，按下K4键，系统进入菜单式选取状态，显示屏上光标闪烁引导顾客进行选取操作，K2、K3键用来选取设立项目，选取按下K1确认键后，开始进入自定义水温或水位设立，设立完毕后系统开始自动补偿水温或水位，完毕任务后又进入水温水位交替显示正常状态，系统这是会自动检测容器中水温水位，同步比较水温水位下限，进行及时水温水位补偿，如果容器中处在水位低而温度高状态，系统则会进行加水来减少水温温控上水动作，完毕后自动进入水温水位交替显示状态。每一次系统动作都配合听觉和视觉感受，使整个系统实现了人性化设计，以便实用，通俗易懂。此系统是为多子系统综合性控制系统，设计过程中也是分块实现设计调试，最后进行综合实现。1.4水位控制系统设计方案讨论此系统要进行水温水位控制，立即想到是水温水位两个参数控制，在温度传感器采用DS18B20之后，对于水位控制想到要运用水位传感器，而水位传感器是通过压力传感器变换过来，最多是浮球式液位传感器，并且此传感器合用温度范畴和测试精度也适合该设计系统，但此方案缺陷是价格非常昂贵；日后又考虑采用应用于电子秤中数字压力传感器，去测得整个容器中水变化和容器中液位换算关系，此想法基于电子秤，它可以测得一张纸重量，但是在实际应用中，考虑到容器氧化，容器内部水垢增多，并且容器外置也会产生整个容器重量变化，从而导致液位采集不精确，此压力传感器市场价格也比较昂贵，应用于此控制模型中也是一种挥霍，因而我自制了八根线将容器中液位提成了八个水位挡，通过和电源正极结合，运用水导电特性，通过9012三极管等元件构成驱动电路电平转换，将液位数据输入P2口，通过单片机换算转换成了液位数据存入一种存储器单元，随时读取。该子系统能进行水位控制，运用自制八根导线对水位信息进行采集，并通过单片机P2口送入给单片机解决加工，通过显示屏显示，共有8个水位挡，从600ml到1300ml，100ml一种挡，可通过按键对水位进行设立，拟定后通过驱动继电器启动小型水泵予以加水到自定义水位同步检测下限水位，反馈水位信息给单片机进行解决并及时调节，使系统水位保持在一定范畴内。1.5水温控制系统设计方案讨论如果采用热电阻，电路需接A/D转换电路，由单片机换算出实际温度，电路构造复杂，并且也精度不高。图1-2是DS18B204构造图，它只有三个引脚，一种数据引脚，此外两个引脚分别是接电源脚和地脚。它数据引脚可直接与单片机1位I/O相接，电路构造简朴，占用单片机资源少，精度高，并且成本低，并且防水。并且数据线自带电源可以供电而不需要外部电源，而如图1.2所示温度传感器外扩了很长导线更以便测量水位。因此DS18B20以其各方面长处作为温度传感器进行温度采样应用于此水温水位控制系统中很适当。 图1-2DS18B20温度传感器（防水）该子系统运用低功耗单线数字温度传感器DS18B20实现温度采样，将采样温度值通过单片机P0.7口送入单片机解决，然后实现水温控制,运用按键对水温值进行设立，按拟定键后，通过驱动电路驱动继电器启动电热丝对水进行加温，能自动补偿温度到自定义温度，正常状况下显示水温同步检测下限温度，反馈温度信息并及时调节，使之保持温度在一定范畴内稳定。1.6 数据显示系统设计方案讨论为了能构造一种适合人机界面，在诸多显示屏件中TC1602液晶字符性显示屏非常适合运用于此控制系统当中，它功能特性也完全合用于此设计系统功能规定，也不会导致资源挥霍，因此就拟定TC1602作为本此设计系统显示屏件。为了配合显示屏件，就需设立按键，依照系统功能规定和单片机口线资源，为系统配制了四个独立式键盘，K1键为拟定键，K2和K3键作为光标移动和数据增减，K4键作为设立键。水位水温系统采用TC1602液晶显示起能实时显示水温水位信息，按键操作时，采用菜单提示性显示，引导顾客进行操作，界面辨别率可调，字符清晰。1.7 报警系统设计方案讨论作为一种完整系统，免不了要设立报警装置，处在系统模型化考虑，采用蜂鸣器和二极管结合，随着着系统故障产生和动作产生，予以人以视觉和听觉提示，使之能通过各种方式掌握系统状态，并且此报警装置也比较经济实惠。该系统运用蜂鸣器和同步工作发光二极管实现能予以人视觉和听觉上系统故障报警和水温水位信息报警，以便及时掌握水温水位控制系统工作状况，系统自己不能解决就可以人工辅助解决，这样能让系统更好运营在稳定状况下。第二章 系统硬件电路设计2.1 单片机最小系统本设计采用P89V51RD2单片机作为主控制芯片。P89V51RD2单片机简介如下：P89V51RD2是Philips公司生产一款80C51微控制器，包括64KB Flash和1024字节数据RAM。P89V51RD2典型特性是它X2方式选项。运用该特性，设计者可使应用程序以老式80C51时钟频率（每个机器周期包括12个时钟）或X2 方式（每个机器周期包括6个时钟）时钟频率运营，选取X2方式可在相似时钟频率下获得2倍吞吐量。从该特性获益另一种办法是将时钟频率减半来保持特性不变，这样可以极大地减少EMI。Flash程序存储器支持并行和串行在系统编程（ISP），ISP容许在软件控制下对成品中器件进行重复编程。应用固件产生/更新能力实现了ISP大范畴应用。5V工作电压，操作频率为040MHz。P89V51RD2单片机最小系统框图如图2-1所示。2-1 单片机最小系统框图单片机它由CPU、存储器（涉及RAM和ROM）、I/O接口、定期/计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线互相连接起来。图2-2为AT89C52引脚图7。图2-2 单片机引脚图输入/输出引脚P0、P1、P2、P3功能简介：1.P0口（P0.0-P0.7）：P0口是一种8位漏极开路型双向I/O端口。在访问片外存储器时，它分时作低8位地址和8位双向数据总线用。在EPROM编程时，由P0输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。验证程序时，规定外接上拉电阻。P0能以吸取电流方式驱动8个LSTTL负载。在Flash编程时，P0口接受指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，规定外接上拉电阻。2.P1口（P1.0-P1.7（1-8脚）：P1口是一种带内部上拉电阻8位双向I/O口。在EPROM编程和验证程序时，由它输入低8位地址。P1能驱动4个LSTTL负载。在AT89C52中，P1.0还相称于专用功能端T2，即定期器计数触发输入端；P1.1还相称于专用功能端T2EX，即定期器T2外部控制端。Flash编程和程序校验期间，P1接受低8位地址。3.P2口（P2.0-P2.7（21-28脚）：P2也是一种带内部上拉电阻8位双向I/O口，P2口输出缓冲级可驱动（吸取或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平。在访问外部存储器时，由它输出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证时，由它输入高8位地址。P2驱动4个LSTTL负载。在访问外部程序存储器或16位地址外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址外部数据存储器（例如执行MOVX RI指令）时，P2口线上内容（也即特殊功能寄存器SFR区中R2寄存器内容），在整个访问期间不变化。Flash编程或校验时，P2亦接受高位地址和其他控制信号。4.P3口（P3.0-P3.7（10-17脚）：P3口是一组带有内部上拉电阻8 位双向I/O口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸取或输出电流）4个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口除了作为普通I/O口线外，P3口还接受某些用于Flash闪速存储器和程序校验控制信号，重要用途是第二功能，如表2.1。表2.1 AT89C52P3口特殊功能口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（定期/计数器0外部输入）P3.5T1（定期/计数器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）2.1.1 时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要时钟信号，单片机自身就是一种复杂同步时序电路，为了保证同步工作方式实现，电路应在唯一时钟信号控制下严格地准时序进行工作。在MCS-51芯片内部有一种高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，在芯片外部跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一种稳定自激振荡器。 此电路采用6MHz石英晶体。时钟电路如下图2-3。图2-3 时钟电路2.1.2 复位电路复位是单片机初始化操作。除了进入系统正常初始化之外，当由于程序运营出错或操作错误是系统处在死锁状态时，为挣脱困境，也需要按复位键以重新启动。RST引脚是单片机复位信号输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即2个机器周期）以上，若使用频率为12MHz晶振，则复位信号持续时间应超过4s才干完毕复位操作。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路电容充电来实现。按键电平复位是通过使复位端经电阻与 Vcc电源接通而实现。在本设计中采用了按键电平复位方式，其复位电路如下图2-4：图2-4复位电路2.1.3 串行下载口电路为了将软件程序下载到单片机中，必要为之设计一种串行接口电路，在此电路中采用MAX232芯片，MAX232片内具有一种电容性发生器以便在5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平。每个接受器将EIA/TIA-232-E电平输入转为5V TTL/COMS输入电平转换为EIA/TIA-232-E电平。2.1.4 串行通信接口电路图在串行接口电路设计中MAX232重要用于数据串行通讯，对电子钟程序下载调试。应用构造图如图2-5所示：图2-5 MAX232应用构造图2.2 显示系统设计2.2.1 TC1602A简介该系统显示某些采用TC1602字符液晶显示屏，TC1602A是一种16字2行字符型液晶显示模块，其显示面积为64.513.8mm2 ，TC1602A引脚排列如图2-6所示：图2-6 TC1602A引脚排列它有16个引脚可与外界相连。其中：“1”脚Vss：接地； “2”脚Vdd：接5V电源；“3”脚VO：对比度调节端，LCD驱动电压范畴为VddVO。当VO接地时，对比度最强；“4”脚RS：寄存器选取端RS为0，选取命令寄存器IR；RS为1，选取数据寄存器DR； “5”脚R/W：读写控制端，R/W为1，选取读出；R/W为0时，则选取写入；“6”脚EEnable：使能控制端，E为1时，使能；E为0，禁止；“7”脚14脚D0D7：数据总线；“15”脚LED：背景光源，接5V；“16”脚LED：背景光源，接地。其指令系统：TC1602A内有2个寄存器：一种是命令寄存器，另一种是数据寄存器。所有对TC1602A操作必要先写命令字，再写数据。指令系统如表2.2：表2.2 指令系统控制信号指令代码功 能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000000001清屏000000001*软复位00000001I/DS内部方式设立0000001DCB显示开关控制000001S/CR/L*位移控制00001DLNF*系统方式设立0001ACGCGRAM地址设立001ADD显示地址设立01BFAC忙状态检查10写数据MCULCD11读数据LCDMCU1000 0000(080H)为第一行显示起始地址，即为第一行第1列，081H08FH为第2列到第15列 1100 0000(0C0H)为第二行显示起始地址，即为第二行第1列，0C1H0CFH为第2列到第15列此指令设立DD RAM地址指针值，此后就可以将要显示数据写入到DD RAM中。在HD44780控制器中由于内嵌有大量惯用字符，这些字符都集成在CG ROM中，当要显示这此点阵字符时，只需把该字符所相应字符代码送给指定DD RAM中即可。2.2.2 LCD1602与单片机连接图图2-7 LCD1602与单片机连接图2.3 水位检测系统设计水位检测是充分运用了水导电性，八根导线等份依次排列在容器中，作为检测水位用，从最底下一根开始，即换成水位为600ml开始，100ml一种水位挡，直到最上面一根导线，即1300ml为止，在容器最底部放了一根5V电源正极导线，当电源通电后，随着水位变化，水将沉没某些导线，这时候这些导线将会和电源正极连通，如果通过驱动电路将其电平进行转换，进入单片机将会是相应于水位数据信号。其水位于数据信号相应关系如表2.3所示：表2.3 水位于数据信号相应关系0FEH600ml0E0H1000ml0FCH700ml0C0H1100ml0F8H800ml080H1200ml0F0H900ml00H1300ml为使电平进行转换，必要设计八个并行电平转换电路，由于是由高电平转换成低电平，因此选取NPN三极管，在此我选取是8050NPN三极管，为了减小干扰，滤除干扰信号，在水位端加了一种1F电解电容，经测试效果很好，水位数据信号原本选取是P0口输入，在调试过程中发现没有P2口抱负，因此就选取了P2口。检测水位某些模型如图2-8所示，水位数据单根电平转换电路如图2-9所示。图2-8 检测水位模型 图2-9 水位数据单根电平转换电路2.4 水温检测系统设计2.4.1 单线数字温度计DSl8B20简介DSl8B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数，批示器件温度。信息通过单线接口送入DSl8B20或从DSl8B20送出，因而从主机CPU到DSl8B20仅需一条线（和地线）。DSl8B20电源可以由数据线自身提供而不需要外部电源。由于每一种DSl8B20在出厂时已经给定了唯一序号，因而任意各种DSl8B20可以存储在同一条单线总线上。这容许在许多不同地方放置温度敏感器件。DSl8B20测量范畴从-55摄氏度到+125摄氏度，增量值为0.5摄氏度，可在ls(典型值)内把温度变换成数字。每一种DSl8B20涉及一种唯一64位长序号，该序号值存储在DSl8B20内部ROM(只读存贮器)中。开始8位是产品类型编码(DSl8B20编码均为10H)。接着48位是每个器件唯一序号。最后8位是前面56位CRC(循环冗余校验)码。DSl8B20中尚有用于存储测得温度值两个8位存贮器RAM，编号为0号和1号。1号存贮器存储温度值符号，如果温度为负(摄氏度)，则1号存贮器8位全为1，否则全为0。0号存贮器用于存储温度值补码，LSB(最低位)1表达0.5摄氏度。将存贮器中二进制数求补数然后再转换成十进制数并除以2就得到被测温度值(-55摄氏度-125摄氏度)。每只DS18B20都可以设立成两种供电方式，即数据总线供电方式和外部供电方式。采用数据总线供电方式可以节约一根导线，但完毕温度测量时间较长：采用外部供电方式则多用一根导线，但测量速度较快。2.4.2 温度计算 1.DS18B20用9位存贮温值度，最高位为符号位，如表2.4为DS18B20温度存储方式，负温度S=1，正温度S=0。如：00AAH为+85摄氏度，0032H为25摄氏度，FF92H为55摄氏度。 表2.4 18B20用9位温度存储方式2.DS18B20用12位存贮温值度，最高位为符号位，如表2.5为DS18B20温度存储方式，负温度S=1，正温度S=0。如：0550H为+85摄氏度，0191H为25.0625摄氏度，FC90H为-55摄氏度。 表2.5 DS18B20用12位温度存储方式 2.4.3 DSl820工作过程及时序 DSl8B20工作过程中合同如下： 初始化：ROM操作命令；存储器操作命令；解决数据。 1.初始化 单总线上所有解决均从初始化开始。 2.ROM操作命令 总线主机检测到DSl8B20存在，便可以发出ROM操作命令之一，这些命令如： 指令代码Read ROM(读ROM) 33HMatch ROM(匹配ROM)55HSkip ROM(跳过ROM)CCHSearch ROM(搜索ROM)F0HAlarm search(告警搜索) ECH3.存储器操作命令 指令代码 Write Scratchpad(写暂存存储器) 4EH Read Scratchpad(读暂存存储器) BEH Copy Scratchpad(复制暂存存储器) 48H Convert Temperature(温度变换) 44H Recall EPROM(重新调出) B8H Read Power supply(读电源) B4H 4.时序 主机使用时间隙(time slots)来读写DSl8B20数据位和写命令字位。（1）初始化 时序见图2-10。主机总线to时刻发送一种复位脉冲(最短为480us低电平信号)，接着在t1时刻释放总线并进入接受状态，DSl8B20在检测到总线上升沿之后，等待15s60s，接着DS18B20在t2时刻发出存在脉冲(低电平，持续60s240s)，如图中虚线所示。T0400s960sT1T2T3T460s240s 480s15s60s图2-10 初始化时序图（2）写时间隙 45sT015s1560s 60sT1 1s15s 1s 60sT0T1图2-11 写0时序图2-12写1时序当主机总线t0时刻从高拉至低电平时，就产生写时间隙，见图2-11、图2-12，从t0时刻开始15s之内应将所需写位送到总线上，DSl8B20在t0后15s60s间对总线采样。若低电平，写入位是0，见图2-11；若高电平，写入位是1，见图2-12。持续写2位间间隙应不不大于1s （3）读时间隙 见图2-13，主机总线to时刻从高拉至低电平时，总线只须保持低电平l 7s。之后在t1时刻将总线拉高，产生读时间隙，读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效。t2距t0为15s。也就是说，t2时刻前主机必要完毕读位，并在t0后60s 120s内释放总线。 主机起作用DS18B20起作用上拉电阻起作用T0T1T2T315s60s1s图2-13 读时序2.4.4 DS18B20与单片机硬件连接图用P0.7读入温度数据，如图2-14所示。图2-14 DS18B20与单片机硬件连接图2.5 报警系统设计报警系统是由蜂鸣器和发光二极管构成，其设计硬件电路如图2-15所示：图2-15 报警系统电路2.6 继电器驱动电路设计为了给容器中水补偿温度和水位，须通过继电器启动220V 交流电电热丝和小型水泵，这样就须考虑设计一种继电器驱动电路。其硬件电路图如图2-16：图2-16 继电器驱动电路2.7 电源电路电源电路为整个电路提供电源，是电路设计不可缺少一某些。电源电路稳定性决定整个电路可靠限度。在本设计中，整个电路需要+5V电源。电源电路是把市电交流220V通过变压器降压为交流12V，再通过二极管整流、电容滤波、三端集成稳压器7805稳压后输出正5V直流电源。电源电路图如图2-17所示：图2-17 电源电路第三章 系统软件设计3.1 系统硬件开机自检程序设计为了保证系统正常运营，当系统开机后，即单片机上电复位开始运营后，需要对硬件各某些进行自动检查，如果正常，系统就可以继续往下执行，如果不正常就必要出错报警，以便人工修正，为系统正常运营做好准备。由于该系统重要是由水位检测、水温检测、显示某些构成，对于水位硬件电路检测，由于此硬件电路故障变化性太大，不便于在自检程序中体现，只能在背面水位显示中体现出来，因此省掉；对于其她某些硬件电路只需要通过读出DS18B20检测到温度即可表白，普通状况下DS18B20如果烧坏后，读出温度普通为85度，如果线路损坏，则程序不能往下执行，同步显示某些报错，报警系统响应。依照以上设计思想，自检程序设计框图如图3-1所示。图3-1 自检程序流程框图3.2 系统自动上水程序设计当系统开机时须检查容器中水位与否底于最低水位600ml，若低于600ml则自动上水到默认1000ml，自动上水程序框图如图3-2所示：图3-2 自动上水程序框图3.3 水温水位交替显示流程图设计系统在正常状况下，交替显示水温水位状况，同步还要不断检测水温与否低于下限温度和水位与否底于下限水位以及满足温控上水条件。其程序流程框图如图3-3所示。图3-3 水温水位交替显示流程框图3.4 系统按键程序设计对系统操作是通过四个按键进行，K1为拟定键，既当确认加热水温数值或加水水位数值后在按下此键就可进行相应操作；K2、K3为操作方式和数值增减键；K4为设立键。其程序流程框图如3-4所示。图3-4 按键程序流程框图第四章 系统调试4.1硬件调试制造电子产品，可靠性与安全是两个重要因素，而零件安装对于保证产品安全可靠是至关重要。任何疏忽都也许导致整机工作失常，甚至导致更为严重后果。元件安装时咱们要保证导通与绝缘电器性能、保证机械强度、按着传热规定和安装时接地与屏蔽要充分运用。为达到产品可靠与安全，安装时应遵循某些基本规定与原则。4.1.1调试环节对于整个系统制作完毕后，调试工作是非常重要一种环节，它直接关系到系统能否正常工作。 1.一方面对电源某些进行调试。检查印刷电路与否设计对的，元器件位置与否安装对的。特别是二极管、三极管、电容等极