电器作执行部件对水位的自动控制。

系统控制对象为水箱。

水温可以在定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变，具有较好的快速性与较小的超调。

该系统为实验系统，要求系统有控制能力，实现对主要可变参数的实时监控。

使用软件编程既减少了系统设计的工作量，又提高了系统开发的速度，使用软件还可以提高所设计系统的稳定性。

第章系统方案设计水温水位控制系统的设计任务和要求该系统为实验系统，系统设计任务设计个水温水位自动控制系统，控制对象为水箱。

水位实现自动加水和自动溢出控制，水温可以在定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。

利用单片机实现对水温的智能控制，使水温在设定温度下控制温度恒定。

利用仪器读出水温，并在此基础上将水温调节到我们通过键盘输入的温度其方式是加热或降温，而且能够将温度显示在液晶上。

系统设计具体要求由键盘设定温度，设定范围为，最小区分度为，标定温差。

温度低于设定温度值时加热，温度高于设定值时降温用液晶实时显示水的实际温度。

实现容器中无水时自动加水，溢出自动控制，防止烧干，故障报警。

环境温度降低时例如用电风扇降温温度控制约静态误差系统总体方案的选择方案如图此方案是传统的二位式模拟控制方案，其基本思想与方案采用上下限比较电路，控制精度比较高。

这种方法还是模拟控制方法，因此也不能实现复杂的控制算法使控制温度做的更精确。

而且不能用数码管显示和键盘设定。

图模拟电路方案二如图此方案采用单片机系统来实现。

单片机软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。

单片机系统可用数码管显示水温的实际值，能用键盘输入设定值等功能。

本方案选用了芯片，不需要外扩展存储器，可使系统整体结构更为简单。

方案论证方案是传统的模拟控制方式，而模拟控制系统难以实现复杂控制规律，控制方案的修改也较麻烦。

而方案二是采用以为控制核心的单片机控制系统，尤其对温度控制，可以达到模拟控制所达不到的控制效果，并且可以实现显示键盘设定，报警等功能。

大大提高系统的智能化，也使得系统所测结果的精度大大提高了。

所以本次设计采用方案二。

信号采集信号放大上限比较下限比较信号处理固态继电器负载温度预置图温度控制系统框图温度传感器的选择本设计方案的选择主要是感温元件的选择，经查阅资料，式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种电流输出型的测温组件，温度每升高摄氏度凯式温度，电流增加，温度测量范围在之间。

其所采集到的数据需经转换，才能得到实际的温度值。

除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式送出，温度送出的精度为，温度测量范围在之间，可以做恒温控制。

感温组件这是只个管脚感温，温度测量范围在，误差可以保持在以内。

本设计选用感温，这是因其性能参数符合设计要求，接口简单，内部集成了转换，测温更简便，精度较高，反应速度快，且经过市场考察，该芯片易购买，使用方便。

第二章元器件介绍及硬件电路设计元器件介绍温度传感器温度传感器选用可编程温度传感器芯片。

是公司生产的，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。

它在测温精度转换时间传输距离分辨率等方面较有了很大的改进，给用户使用带来了更多方便。

产品的特点单线接口仅需根线与单片机相连单片机键盘输入温度传感器水位检测电源液晶显示加热装置降温装置蜂鸣报警烧干溢流控制由用总线提供电源，也可用数据线供电，电压范围测温范围为，在时，精度为可编程的分辨率为位，对应的分辨率为用户可编程的温度报警设置位分辨率时最多在内把温度值转换为数字量。

的引脚介绍可编程温度传感器有个管脚。

如图为接地线，为数据输入输出接口，通过个较弱的上拉电阻与单片机相连。

为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源，范围。

本文使用外部电源供电。

图管脚的内部结构内部功能模块主要由部分组成位光刻温度传感器非易失性的温度报警触发器和配置寄存器。

中的位序列号是出厂前被光刻好的，他可以看作是该的地址序列码，每个的位序列号均不相同。

高低温报警触发器和，配置寄存器均由个字节的组成，使用个存储器功能命令可对，或配置寄存器写入。

配置寄存器中，决定温度转换的精度位数，位精度，最大转换时间为，位精度，最大转换时间为键盘及数字显示结合编段小程序，实现键盘及数字显示结合。

先设定个定值作为初始值，当按下键时，进入数值设定状态，这时可通过按下键来加减所设定的初始值。

源程序略。

经过调式，可达到预期效果。

整机调试编译好主程序和个模块子程序，烧写进单片机中，连接好各部分硬件电路。

打开电源，电路自动复位，首先不要接入，此时屏幕中间只显示，然后接入，但让其处于无水状态，此时屏幕中间显示，并且蜂鸣器发出报警声。

接着让处于有水状态，此时液晶显示所读到水的当前温度，用温度计测量水的当前温度，对比与的值，结果如表。

通过按键设定个值，并使这个值大于当前温度值，当退出确认按键时，观察到继电器能够吸合。

再次通过按键设定个值，并使这个值小于当前温度值，当退出确认按键时，也能观察到继电器的吸合，所测数据如表。

在原理上基本能达到预期效果。

源程序见附录。

表测量次数所测温度温度计所测温度由于元器件读温度时有延时，并且读温度计所测温度时人为的视觉误差，以及周围环境影响等原因有较小的差别。

表键盘设定的温度温度设定前温度计所测温度温度设定前所测温度温度设定后系统再次达到稳定时温度计所测温度温度设定后系统再次达到稳定时所测温度实验现象由于所设定的温度与当前水温在整数上相等，所以系统不启动任何装置，两个继电器都不吸合。

设定温度值大于当前水温，继电器吸合，启动加热装置。

当温度升到度时，继电器马上断开，停止加热。

设定温度值小于当前水温，继电器吸合，启动降温装置。

当温度降到低于度时，继电器断开。

由于在实验过程中，当加热装置达到所设定的温度时，继电器断开后，加热装置仍有余热，所以水的温度仍然会上升定的温度。

所以本系统设定的允许温差为。

第五章设计总结本系统以单片机为核心部件的控制系统，利用软件编程，最终基本实现了各项设计要求。

由于数据采集显示的实时性要求不是很高，而单片机的执行速度相对于这些过程要快得多，若分时选通各个采样或显示通道，虽然单片机对各个通道的处理是依次进行的，但是只要这过程大到定速度，总的来看几乎同时执行，不断重复这过程，就产生了循环扫描的思想，它在单片机系统设计中得到了广泛的应用。

在当今越来越趋向于自动化的社会，该系统的可用性及简易性更能取得广泛的应用。

通过这次毕业设计使我从中学到了许多东西，了解到在电子制作方面的很多经验，同时也学到了那种坚决不放弃的制作精神，做任何学问都要丝不苟，对出现的任何问题和偏差都不能轻视，要找方法去解决，做事情的时候要有耐心和毅力，不要遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就能找到解决问题的思路和办法。

自己的求学之路还很长，以后更应该在工作实践中不断学习，努力使自己成为个对社会有所贡献的人。

致谢这次毕业设计得到了很多老师同学的帮助，其中我的指导老师张联老师对我的关心和支持尤为重要，感谢张联老师直以来对我毕业设计的建议和指导。

这次毕业论文能够最终顺利完成，归功于各位任课老师三年间的认真负责，使我能够很好的掌握专业知识，并在毕业论文中得以体现。

也正是你们长期不懈的支持和帮助才使得我的毕业论文最终顺利完成。

最后，向应用电子专业的全体老师们再次表示衷心感谢谢谢你们，谢谢你们三年的辛勤栽培，参考文献苏家健，等单片机原理及应用技术北京高等教育出版社。

石宗义电路原理图与电路板设计教程北京北京希望电子出版社。

江晓安，等数字电子技术西安西安电子科技大学出版社。

郑长勇，徐勇。

单片机在温度检测与控制中的应用。

电子质量报王任远，沈占彬。

数字式智能温度控制器的研究。

工矿自动化报全国大学生电子设计竞赛组委会全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编北京北京理工大学出版社，官方英文文档官方英文站点下载常君，刘坤，等。

基于和的单总线数字测温系统设计。

电子测试报陶志东。

基于系列单片机字符显示器的开发。

华中科技大学，李元斌。

数字传感器温度检测显示系统。

学号研究类型编号分类号机械电子工程学院毕业设计论文专业班级指导教师学生姓名论文题目年月日摘要为了实现高精度的水温水位控制，本文介绍了种以单片机为控制核心以种新型的可编程温度传感器为温度采集器件来实现水温水位控制系统。

文章着重介绍核心器件的选择各部分电路及软件的设计。

单片机完善的内部结构优良的性能和强大的中断处理能力，决定了该控制系统的特点电路结构简单程序简短系统可靠性高等。

水位以单片机检测缺水溢流，实现自动控制，温度检测采用新型的可编程温度传感器，不需要复杂的信号调理电路和转换电路，能直接与单片机完成数据的采集和处理，采用液晶实时显示温度值，实现方便简单。

本系统根据不同需要可用于各种场合。

关键词单片机控制目录目录引言第章系统方案设计水温水位控制系统的设计任务和要求系统总体方案的选择温度传感器的选择第二章元器件介绍及硬件电路设计元器件介绍温度传感器的特性液晶继电器键盘硬件电路设计温度采集电路液晶显示电路水位监测电路输出驱动电路键盘电路蜂鸣报警电路第三章系统软件设计程序结构说明程序流程图主程序显示程序流程图温度采集处理程序键盘程序操作指引第四章实验测试显示键盘及数字显示结合整机调试第五章设计总结致谢参考文献引言自年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在电子技术的迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自整定等方面取得了优异成果。

在这方面日本美国德国瑞典等国技术处于领先地位，并且都生产出了批商品化性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。

目前，国外温度控制系统及仪器仪表正朝着高精度智能化小型化等方面快速发展。

温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本美国德国等技术先进的国家相比，仍然有着较大的差距。

目前，我国在这方面总体技术水平处于世纪年代中后期水平。

成熟产品主要以点位控制及常规的控制器为主，它只能适应般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且应用于较高控制场合的智能化自适应控制仪表国内的技术还不十分成熟，形成商