毕业论文：基于单片机的水温水位控制系统终稿

毕业论文：基于单片机的水温水位控制系统终稿内容摘要：

个振荡周期（即 2 个机器周期）以上，若使用频率为 12MHz 的晶振，则复位信号持续时间应超过 4 s 才能完成复位操作。 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的电容充电来实现的。 按键电平复位是通过使复位端经电阻与 Vcc 电源接通而实现的。 在本设计中采用了按键电平复位方 式，其复位电路如下图 ： 图 复位电路 武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸 8 C 1 +1V+2C 1 3C 2 +4C 2 5V6T 2o u t7R 2 i n8R 2 ou t9T 2i n10T 1i n11R 1 ou t12R 1 i n13T 1o u t14GND15V C C16C P 2M A X 2 32162738495D B 9 C O MC80 .0 1 μ FC90 .0 1 μ FC 1 00 .0 1 μ FC 1 10 .0 1 μ FV C C12J2 串行下载口电路 为了将软件程序下载到单片机中，必须为之设计一种串行接口电路，在此电路中采用 MAX232 芯片， MAX232 片内含有一个电容性发生器以便在 5V 电源供电时提供 EIA/TIA232E 电平。 每个接收器将 EIA/TIA232E 电平输入转为 5V TTL/COMS 输入电平转换为 EIA/TIA232E 电平。 DW 或 N 封装及逻辑符号如 图 ： 图 MAX232 的 DW 或 N 封装及逻辑符号 串行通信接口电路 图 在串行接口电路设计中 MAX232 主要用于数据的串行通讯，对电子钟程序的下载调试。 应用结构图如图 所示： 图 MAX232 应用结构图 显示系统设计 TC1602A 简介 该系统的显示部分采用 TC1602 字符液晶显示器， TC1602A 是一种 16 字 2行的字符型液晶显示模块，其显示面积为 ， TC1602A 的引脚排列如图 所示： 武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸 9 图 TC1602A 的引脚排列 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：对比度调整端， LCD 驱动电压范围为 Vdd～ VO。 当 VO 接地时，对比度最强； 4 脚 RS：寄存器选择端， RS 为 0 时，选择命令寄存器 IR； RS 为 1 时，选择数据寄存器 DR； 5 脚 R/W：读写控制端， R/W 为 1 时，选择读出； R/W 为 0 时，则选择写入； 6 脚 E[Enable]：使能控制端， E 为 1 时，使能； E 为 0，禁止； 7 脚～ 14 脚 D0～ D7：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：一个是命令寄存 器，另一个是数据寄存器。 所有对 TC1602A 的操作必须先写命令字，再写数据。 武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸 10 指令系统如表 ： 表 指令系统 控制信号 指令代码 功 能 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 软复位 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 内部方式设置 0 0 0 0 0 0 1 D C B 显示开关控制 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 位移控制 0 0 0 0 1 DL N F * * 系统方式设置 0 0 0 1 ACG CGRAM 地址设置 0 0 1 ADD 显示地址设置 0 1 BF AC 忙状态检查 1 0 写数据 MCU—LCD 1 1 读数据 LCD—MCU 1000 0000(080H)为第一行显示起始地址，即为第一行第 1 列， 081H~08FH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， 0C1H~0CFH为第 2 列到第 15 列 此指令设置 DD RAM 地址指针的值，此后就可以将 要显示的数据写入到 DD RAM 中。 在 HD44780 控制器中由于内嵌有大量的常用字符，这些字符都集成在CG ROM 中，当要显示这此点阵字符时，只需把该字符所对应的字符代码送给指定的 DD RAM 中即可。 武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸 11 内含 HD44780 控制器的点阵字符型 LCD 显示器的字符码表如表 所列： 表 点阵字符型 LCD 的字符代码表 高 4 位 低 4 位 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 xxxx0000 CGRA 0 P p xxxx0001 (2) ! 1 A Q a q xxxx0010 (3) ＂ 2 B R b r θ xxxx0011 (4) ＃ 3 C S c s ∞ xxxx0100 (5) $ 4 D T d t Ω xxxx0101 (6) % 5 E U e u xxxx0110 (7) amp。 6 F V f v xxxx0111 (8) ’ 7 G W g w π xxxx1000 (1) ( 8 H X h x xxxx1001 (2) ) 9 I Y i y xxxx1010 (3) * : J Z j z xxxx1011 (4) +。 K [ k ( xxxx1100 (5) ， L ￥ l | xxxx1101 (6) = M ] m ) xxxx1110 (7) . N ＾ n → xxxx1111 (8) / ? O _ o ← LCD1602 与单片机的连接图 图 LCD1602 与单片机的连接图 武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸 12 水位检测系统设计 水位检测是充分运用了水的导电性，八根导线等份依次排列在容器中，作为检测水位用，从最底下的一根开始，即换成水位为 600ml 开始， 100ml 一个水位挡，直到最上面的一根导线，即 1300ml 为止，在容器的最底部放了一根 5V 电源的正极导线，当电源通电后，随着水位的变化，水将淹没一些导 线，这时这些导线将会和电源正极连通，如果通过一驱动电路将其电平进行转换，进入单片机的将会是对应于水位的数据信号。 其水位于数据信号的对应关系如表 所示： 表 水位于数据信号的对应关系 0FEH 600ml 0E0H 1000ml 0FCH 700ml 0C0H 1100ml 0F8H 800ml 080H 1200ml 0F0H 900ml 00H 1300ml 为使电平进行转换，必须设计八个并行的电平转换电路，由于是由高电平转换成低电平，所以选择 NPN 的三极管，在此我选择是的 8050NPN 的三极管，为了减小干扰，滤除干扰信号，在水位端加了一个 1μF 的电解电容，经测试效果很好，水位数据信号原本选择的是 P0 口输入，在调试过程中发现没有 P2 口理想，所以就选择了 P2 口。 检测水位部分模型如图 所示，水位数据的单根电平转换电路如图 所示。 图 检测水位模型 图 水位数据单根电平转换电路 水温检测系统设计 单线数字温度计 DSl8B20 介绍 DSl8B20 数字温度计提供 9 位 (二进制 )温度读数，指示器件的温度。 信息经过单线接口送入 DSl8B20 或从 DSl8B20 送出，因此从主机 CPU 到 DSl8B20 仅需一条线（和地线）。 DSl8B20 的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。 因为每一个 DSl8B20 在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个 DSl8B20武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸 13 可以存放在同一条单线总线上。 这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。 DSl8B20的测量范围从 55摄式度到 +125摄式度，增量值为 ，可在 l s(典型值 )内把温度变换成数字。 每一个 DSl8B20 包括一个唯一的 64 位长的序号，该序号值存放在 DSl8B20内 部的 ROM(只读存贮器 )中。 开始 8 位是产品类型编码 (DSl8B20 编码均为 10H)。 接着的 48 位是每个器件唯一的序号。 最后 8 位是前面 56 位的 CRC(循环冗余校验 )码。 DSl8B20 中还有用于存储测得的温度值的两个 8 位存贮器 RAM，编号为0 号和 1 号。 1 号存贮器存放温度值的符号，如果温度为负 (摄式度 )，则 1 号存贮器 8 位全为 1，否则全为 0。 0 号存贮器用于存放温度值的补码， LSB(最低位 )的 1 表示 摄式度。 将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以 2 就得到被测温度值 (55 摄式度 125 摄式度 )。 每只 DS18B20 都可以设置成两种供电方式，即数据总线供电方式和外部供电方式。 采取数据总线供电方式可以节省一根导线，但完成温度测量的时间较长：采取外部供电方式则多用一根导线，但测量速度较快。 温度计算 （ 1） DS18B20 用 9 位存贮温值度，最高位为符号位，如表 为 DS18B20的温度存储方式，负温度 S=1，正温度 S=0。 如： 00AAH 为 +85 摄式度， 0032H为 25 摄式度， FF92H 为 55 摄式度。 表 18B20 用 9 位的温度存储方式 （ 2） DS18B20 用 12 位存贮温值度，最 高位为符号位，如表 为 DS18B20的温度存储方式，负温度 S=1，正温度 S=0。 如： 0550H 为 +85 摄式度， 0191H为 摄式度， FC90H 为 55 摄式度。 表 DS18B20 用 12 位的温度存储方式 DSl820 工作过程及时序 DSl8B20 工作过程中的协议如下： 初始化： ROM 操作命令；存储器操作命令；处理数据。 （ 1）初始化 单总线上的所有处理均从初始化开始。 （ 2） ROM 操作命令 武汉工业学院工商学院毕业论文（设计）专用稿纸 14 总线主机检测到 DSl8B20 的存在，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) [33H] Match ROM(匹配 ROM) [55H] Skip ROM(跳过 ROM) [CCH] Search ROM(搜索 ROM) [F0H] Alarm search(告警搜索 ) [ECH] （ 3）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 的数据位和写命令字的位。 ① 初始化 时序见图。 主机总线 to 时刻发送一复位脉冲 (最 短为 480us 的低电平信号 )，接着在 t1 时刻释放总线并进入接收状态， DSl8B20 在检测到总线的上升沿之后，等待 15μs~60μs，接着 DS18B20 在 t2 时刻发出存在脉冲 (低电平，持。