电子系统设计(单片机)课程设计总结报告

电子系统设计（单片机）课程设计总结报告

题目

基于单片机的井水水温水位测量系统

院（系）名称：信息与通信工程学院

班级：

学生姓名：

学生学号：

指导教师：

2016年6月

一、研究意义和实现功能指标

（一）研究意义

二十一世纪是科技高速发展的信息时代，随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的电子技术、信息技术、单片机技术的应用更是空前广泛。由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，因而单片机也得到了更加快速的发展和应用。

在现代的探井作业中，由于井筒容积大，井深等问题，很难快速获取井水的深度，同时测得准确的温度数据，也不能实时得到的问题，为了更快、更准确的获得试油测试数据，我以8952单片机为检测控制核心，采用LED显示温度，设计了一种水温水位测量系统，实现了温度的实时显示，同时实现对水位的控制。本装置电路简单、实用性强、性价比高、水温控制灵活，水位显示直观醒目。可广泛应用于探井工作，具有良好的市场前景。

（二）实现功能目标

1、具有水温的测量及显示功能；

2、可以设定水温临界值，当水温高于设定值时，报警器会实现报警功能；

3、具有水位的测量功能，当处于低水位时，会启动继电器实现加水，当处于高水位时，继电器停止工作，即停止继续加水；

二、总体设计方案

水位由潜入储水容器不同深度的水位电极检测，当水位处于低水位时，会启动继电器工作，给容器加水，当处于高水位时，继电器会停止工作，不再向容器内加水。水温由四个LED数码管显示，水温检测器由18B20组成。电路总共有四个按键，一个是复位键，一个是设置键，按下设置键说明处于水温设置状态，还有两个是加减键，用于设置水温临界值。

三、硬件实现

（一）总体电路图

（二）文字说明

温度显示模块由8550三极管，1k的电阻和数码管显示器组成，s1、s2、s3、s4位分别接到8952的P0口的33,35,36，37管脚。

温度测量模块由18B20和47k电阻组成，接到8952的P3.4。

液位上限传感器与下限传感器分别接到LM393的两个运放中，再连接到P1.0和P1.1，利用两个电位器来设定水位阈值。当水位处于高水位时，两个水位电极都浸在水中，则两个运放正输入都大于负输入，运放输出都为高电平，此时继电器不工作。当水位处于低水位时，运放输出都为低电平，此时继电器工作，给容

器加水。

按键总共有四个。复位键连接到9管脚。设置键连接到P1.2，当按下设置键时，数码管显示器的第一位显示一杠，说明此时处于设置状态。加减键分别连接到P1.3和P1.4，用来设置温度临界值。

报警模块由蜂鸣器来完成，通过一个三极管和一个1k的电阻连接到P3.6，当实测温度大于临界值时，蜂鸣器报警。

四、软件实现

流程图：

水温测量系统

水位测量系统

程序

/*头文件*/

#include

#include

/*****************宏定义******************/

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

/***********位操作端口定义**************/

sbit set_key=P1^2; //“设置”键K1

sbit add_key=P1^3; //“加”键K2

sbit cut_key=P1^4; // “减”键K3

sbit speak=P3^6; // 蜂鸣器

sbit JK=P3^7; // 继电器

sbit DQ1=P3^4;

sbit qian_wei=P0^6;

sbit bai_wei=P0^3;

sbit shi_wei=P0^2;

sbit ge_wei=P0^4;

sbit SX=P1^0; //wei上限标志

sbit XX=P1^1; //wei下限标志

uchar bianma[]={0x05,0xdd,0x46,0x54,0x9c,0x34,0x24,0x5d,0x04,0x14,0xfe};

uchar flog4;

uint DD1;

uchar T_data[4]={0,0,0,0};

uchar Set_data[3]={0,0,0};

uint HT=400;

void delay_1ms(uchar i)

{

uint x,y;

for(x=i;x>0;x--)

for(y=124;y>0;y--);

}

void data_pro()

{

Set_data[0]=HT/1000;

Set_data[1]=(HT%1000)/100;

Set_data[2]=(HT%100)/10;

}

/*****延时子程序*****/

void Delay_DS18B20(int num)

{

while(num--) ;

}

/*****初始化DS18B20*****/

void Init_DS18B20(void)

{

uchar x=0;

DQ1=1; //DQ复位

Delay_DS18B20(2); //稍做延时

DQ1=0; //单片机将DQ拉低

Delay_DS18B20(80); //精确延时，大于480us

DQ1=1; //拉高总线

Delay_DS18B20(14);

x=DQ1; //稍做延时后，如果x=0则初始化成功，x=1则初始化失败

Delay_DS18B20(20);

}

/*****读一个字节*****/

uchar ReadOneChar(void)

{

uchar i=0;

uchar dat=0;

for(i=8;i>0;i--) //串行接收数据

{

DQ1=0; // 给脉冲信号

dat>>=1;

DQ1=1; // 给脉冲信号

if(DQ1)

dat|=0x80;

Delay_DS18B20(8);

}

return(dat);

}

/*****写一个字节*****/

void WriteOneChar(uchar dat)

{

uchar i=0;

for(i=8;i>0;i--)

{

DQ1=0;

DQ1=dat&0x01; //写入最低位

Delay_DS18B20(10);

DQ1=1;

dat>>=1; //右移一位

}

}

/*****读取温度*****/

uint ReadTemperature(void)

{

uchar a=0;

uchar b=0;

uint t=0;

float tt=0;

Init_DS18B20(); //初始化DS18B20

WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); //启动温度转换

Delay_DS18B20(20);

Init_DS18B20(); //初始化DS18B20

WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器

a=ReadOneChar(); //读低8位

b=ReadOneChar(); //读高8位

t=b;

t<<=8;

t=t|a;

tt=t*0.0625;

t= tt*10+0.5; //放大10倍输出并四舍五入return(t);

}

void pos_data()

{

DD1=ReadTemperature();

T_data[0]=DD1/1000;

T_data[1]=(DD1%1000)/100;

T_data[2]=(DD1%100)/10;

T_data[3]=DD1%10;

}

void display_set()

{

qian_wei=0;

bai_wei=1;

shi_wei=1;

ge_wei=1;

P2=bianma[10];

delay_1ms(5);

qian_wei=1;

bai_wei=0;

shi_wei=1;

ge_wei=1;

P2=bianma[Set_data[0]];

delay_1ms(5);

P2=0xff;

qian_wei=1;

bai_wei=1;

shi_wei=0;

ge_wei=1;

P2=bianma[Set_data[1]];

delay_1ms(5);

P2=0xff;

qian_wei=1;

bai_wei=1;

shi_wei=1;

ge_wei=0;

P2=bianma[Set_data[2]];

delay_1ms(5);

P2=0xff;

}

void display()

{

qian_wei=0;

bai_wei=1;

shi_wei=1;

ge_wei=1;

P2=bianma[0];

delay_1ms(5);

qian_wei=1;

bai_wei=0;

shi_wei=1;

ge_wei=1;

P2=bianma[T_data[1]];

delay_1ms(5);

P2=0xff;

qian_wei=1;

bai_wei=1;

shi_wei=0;

ge_wei=1;

P2=bianma[T_data[2]]&0xfb;

delay_1ms(5);

P2=0xff;

qian_wei=1;

bai_wei=1;

shi_wei=1;

ge_wei=0;

P2=bianma[T_data[3]];

delay_1ms(5);

P2=0xff;

}

/********** 报警处理函数******************/ void baojing()

{

if(HT

{

speak=0;

}

else //没有报警情况的出现

{

speak=1;

}

if((SX==0)&&(XX==0))//水满了停止加水

{

JK=1;

}

if((SX==1)&&(XX==1)) //水没了开始加水

{

JK=0;

}

}

/**********主函数******************/ void main()

{

speak=1;

JK=1;

data_pro();

while(1)

{

if(set_key==0)

{

delay_1ms(5);

if(set_key==0)

{

flog4=!flog4;

while(set_key==0);

}

}

if(flog4==1)

{

if(add_key==0)

{

delay_1ms(5);

if(add_key==0)

{

HT=HT+10;

while(add_key==0);

if(HT>1250)

{

HT=1250;

}

}

}

if(cut_key==0)

{

delay_1ms(5);

if(cut_key==0)

{

HT=HT-10;

while(cut_key==0);

if(HT<=0)

{

HT=0;

}

}

}

data_pro();

display_set();

}

else

{

pos_data();

display();

baojing();

}

}

}

五、调试过程和设计效果

1.用水温传感器测量水温，测得此时的温度是37度。

2.将水温临界值设置在50度，此时实时温度低于临界值，报警器不工作。

3.将水温临界值设置在35度，此时实时水温高于临界值，蜂鸣器报警。

4.用两个水位电极测量水位，当电极都浸入水中时，说明处于高水位，继电器不

工作，当两电极都不放在水中时，说明处于低水位，此时继电器工作，可以听到继电器内部磁铁吸合的声音，给容器加水。

.

六、元器件表和成本核算

（一）元件表

元件名称型号个数

单片机芯片ATS8952 1

继电器AQR10AZ-Z4/6VDC 1

晶振12M晶振 1

温度传感器DS18B20 1

数码管四位一体数码管 1

蜂鸣器 1

晶振12M晶体振荡器 1

按键轻触按键 4

芯片LM393 1

电位器103可调电位器2

电阻1k 6

220Ω9

4.7k1

10k 5

排阻103排阻 1

电容30pF 2

22uF 1

三极管s8550 6

水位传感器 2 （二）成本核算

元件型号成本

单片机芯片ATS8952 学校提供

继电器AQR10AZ-Z4/6VDC 学校提供晶振12M晶振学校提供温度传感器DS18B20 6元

数码管四位一体数码管学校提供蜂鸣器学校提供按键轻触按键学校提供

芯片LM393 1元

电位器103可调电位器1元

电阻1k 学校提供220Ω学校提供

4.7k学校提供

10k 学校提供排阻103排阻学校提供

电容30pF 学校提供

22uF 学校提供

三极管s8550 学校提供水位传感器5元

总计13元

哈尔滨工程大学电子系统设计（单片机）课程设计验收表

注意：表格双面打印，验收时需提交教师检查