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基于单片机的智能水阀控制系统设计

基于单片机的智能水阀控制系统设计

生活中,我们洗澡时通常需采用热水。在这其中,水温的控制很重要。通常情况下,水温控制需要用到热传感器来测量。因此,该论文要求学生模拟实际的水温控制过程,当冷水被加热到适宜的温度时(加热装置不需要设计),水龙头才开始出水。

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  • 详细描述

    基于单片机的智能水阀控制系统设计
    摘要:经济的发展刺激了消费者的需求,随着生活水平的不断提高,人们对日用产品的要求也越来越高。我们这篇论文就是以家用电器中常见的电热水器为例,设计了一种智能智能水阀调控系统,其主要构造包括80C51单片机控制以及报警系统等多部分构成。设计的原理是在电热水器上可以显示我们设置的智能水阀,当智能水阀在这个范围内,系统不会报警,一旦超过,系统会立马发出警报。同时系统还设置有水位控制功能,我们可以设置好适宜的水位段,一旦水达不到设置的要求,系统会控制自动进水。我们经过大量的实验,发现这些功能都满足要求。
    我们是本着更智能化的要求出发的,通过单片机实现对智能水阀的调控功能,并引进数字传感器装置,这样可以更精确地对智能水阀进行调控,系统运行稳定,市场应用的潜力非常大,这也为电热水器的革新提供了参考价值。
    关键词:单片机;DS18B20;智能水阀水位控制
     
    目录
    第1章 绪论 4
    1.1选题的意义 4
    1.2课题任务 4
    第2章方案设计 5
    2.1单片机的选用 5
    2.2显示器的选用 5
    2.3报警器的选用 5
    第3章  系统硬件设计 7
    3.1系统总体设计 7
    3.2各单元电路设计 8
    3.2.1控制单元设计 8
    3.2.2复位电路设计 9
    3.2.3按键电路 10
    3.2.4显示单元设计 11
    3.2.5检测单元设计 15
    第4章 系统软件设计 22
    4.1主程序设计 22
    4.2子程序设计 22
    4.2.1温度采集 22
    4.2.2控制按键设计 23
    4.2.3读温度 24
    第5章 系统调试 25
    5.1调试步骤 25
    5.2液位检测 26
    5.3温度检测 26
    总结 28
    致谢 31
    参考文献 32
    附录 33
     
     第1章 绪论
    1.1选题的意义
    随着经济的发展和科技对生活的渗透,人们对物质水平的追求也越来越高。计算机的普及给人们的生活带来了翻天覆地的变化,使人们的生活有了跨世纪的飞跃,各种智能设备飞入了千家万户,人们的生活可谓日新月异,而可编程控制器的崛起,又把科技的发展推向一个新的高潮。在实际生活中,对温度以及水位的调控有巨大的现实意义,被广泛应用到生活的众多领域中。
    我们这篇论文就研究的对象是单片机在调控智能水阀等方面的功能,它在应用中的主要的亮点是通过和传感器的搭配,可以有效实现调控和显示的一体化功能,在实际生活具有巨大的应用潜能,尤其在电子设备应用中更具有非凡的实用价值。
    1.2课题任务
    我们这次设计的智能水阀等方面的调控系统,其主要构造包括80C51单片机以及 报警器等多种部件,可以有效对热水器中的智能水阀以及水位等情况实现检测和调控。在系统设置方面辅助以人工智能装置,人们可以通过设备上的键盘功能实现对智能水阀等方面的智能调控,方便实用。在水位的设置上也能实现智能化管理,系统会根据设置,自动控制水箱里水位的高度。另外系统设置又报警装置,当智能水阀等超过自己设定的范围后,会发出报警信号。
     
    总结
    时光匆匆而过,转眼间三年的大学生活即将结束,三年中努力学习过、在比赛中冲刺过,慢慢从懵懂的小孩变得越来越成熟。而这些记忆都会深深记在脑海中。
    对于我来说,毕业设计是对我三年的学习生活的一个小小的总结,其实在校的三年中,我们没学习都有专门的实训周,完成一个规定的课题,但是这个和毕业设计还是有不同之处。两者都是通过学习理论后,利用实践和理论结合,在理论的基础上提高我们的实践能力。实训周时候,老师每布置一个题目时,都会提供一条完整的实训过程的思路,带领大家一起去学习和思考,有不懂得地方也是及时的问老师和同学去解决问题。但是毕业设计完全是有我个人独立去完成题目所设计的项目。在我得到老师分配的课题时候,生下来就都是自己的事情,需要自己去查询文献,整理资料,规划设计过程,了解所需要的硬件设备。最后根据老师提供规定的格式完成最后论文的编写。这些所有的工作都要自己独自一个人去完成,通过这个过程大大的提高的自己的实践能力,感觉一下子学到了很多知识,为以后的工作岗位奠定了很好的 基础。
    通过一段时间的了解和对文献的解读,同时主动和老师联系探讨,并大概整理了一下自己的设计思路以及整个课题要完成的任务,慢慢的对整个题目有了很大的深入理解,这使得开始的开题报告的书写及任务书的书写变得更有条例性,也更加轻松了。开题报告其实就是整个论文的大纲,它主要是简单的介绍了选题的意义,我们课题的研究的主要内容和方向,提出要解决的问题,同时还提出了论文最后要达到的目标。同时还提出了整个课题的研究步骤和结构体系,做出一个大概的规划,而任务书主要是提出整个课题所需要实现的功能,以及规划好整个任务规划的各个时间节点的安排。
    前期的准备工作一一做完,下一步就是按照计划来完成设计、软件的编写和最终论文的书写和整理。
    就本次对智能水阀系统及水位系统进行控制言之,历经4个月余,经历既有硬件制作亦有软件设计,也即为对全部被设计的板块进行设计,之后再进行调试,然后组合整体,直至通过。最终,设计出把80C51单片机作为核心,并协调其他类型的外围电路中的控制热水器的智能系统,借助DS18B20型号的传感器实现了对热水器中的容器内水位的检查以及智能水阀的检查,最后通过数码管或者是可发光的二极管来呈现智能水阀亦或者水位;如果水缺,就会以手动的形式上水,此时可用按键模块对温度参数给予设定,来警示缺水;假使智能水阀超过所设的温度参数,此时可自动把报警系统开启并呈现报警信号。
    就本次设计而言,智能水阀可完成的操作以及水位可被完成的操作是:水位是把自制的测水位类型的导线植入水内,接通电后,可呈现出当前位置的水位。以单片机为媒有次序的把水位不一的电极呈现出高电平的状态,对以公共电极为媒所接入的三极管加以电位转换,若被转换的电位是低即0,就是水位可至的电极;若被转换的电位是高即1,就是水位不可至的电极;检测一位,即可得出一位数据,3个电极全检测完毕,即可得出3个串行形式的数据。之后,对这3个数据进行转换,直至成为字节一路以输送发光二极管;此处可借助发光二级管所显示亮状态的盏数来呈现水位是高还是低。
    智能水阀可被完成的操作是借助功耗稍低的DS18B20型号的数字类的用于传输温度的传感器来对温度进行抽样,把被抽样的温度数借助单片机内的P2.3口输送至单片机来实现控制智能水阀的目的,并且用按键来对温度数加以设置,当温度数和上限相比亦或者下线相比超出范围时蜂鸣器就会报警,进而确保温度被限定在合理温度区间内。就此控制系统言之,可以借助LED随时对热水器内的智能水阀进行显示。在实际中,因热水器的温度多低于1000C,所以此系统显示选择的是两位数,即测量区间是000C-990C,并且可把小数点精确至后两位。
    这次设计收获颇多,尤其是与工程设计相关的方面。以往,在调节硬件时,因无科学方法,不仅精力被损耗,时间亦被损耗,效率极低。但是现在可轻松结合软硬件,效率高。
    就此次设计言之,仍有不足。尤其是在硬件中,在缺水情景下,对自动上水这一功能缺少设计,对以电热丝为媒来加热智能水阀进而实现智能水阀可被控制这一功能缺少设计界。但是,此设计,虽然漫长,但是解决了诸多难题,磨炼了自身意志,提高了认识,这些皆为自身的职业生涯提供借鉴点。
    虽然整个毕业设计涉及到的问题和内容很多,过程也相当的复杂,但是通过整个过程获得了很大的收获。随着毕业设计环节和计划的不断的深入,慢慢开始学会学习的方法,也学到了一些新的知识,比如元器件的使用标准,各种器件的使用范围,各种方案的比较和各种系统之间的联系,同时通过设计中出现的各类问题产生了对设计过程的新的认识并提出了新的要求。原本是要等到我出去踏上工作岗位的时候才能遇到的问题,通过毕业设计的环节让提前遇到了,通过这次毕业设计,使我提前遇到了这些困难,初步学会了去解决这些问题的方法,这些事很珍贵的财富和经验。
     通过整个毕业设计的环节,让我更深刻的理解到学习的过程需要理论结合实际,通过实践去更深入的理解理论知识。   
     
    参考文献
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