湖南电气职业技术学院
课程设计报告
系别： 专业：班级组别：学生姓名：指导老师：
电气信息工程系 电气及自动化 09自动化01班 刘其涛 余立 方译民 李辉 张龙慧 2011年3月28日
至2011年4月8日
目录
一． 设计题目及要求……………………… 2 二． 方案论证及选择……………………… 2 三． 系统组成方案图……………………… 6 4.1 单元电路及设计说明
4.2 单片机部分电路设计
四． 总体电路图 ………………………… 11 五． 调试过程及测试结果 ……………… 11
6.1 硬件调试
7.1 软件调试
六． 主要原件清单 ……………………… 14 七． 个人总结 ………………………… 15 八． 参考文献 ………………………… 16
一． 课程设计题目及要求
1. 设计一个自动水位水温控制系统； 2. 自动水温水位控制设计要求：
(1).水箱内水温范围：30—50摄氏度，当水温高于此范围时，对其进行注水降温；当水温低于此范围时，对其进行加热，直到水温在此范围为止。 (2).水箱水位范围：为10—30cm ，当水位高于此范围时，对其进行排水；当水位低于此范围时，对其进行注水，直到水位在此范围为止。
(3).报警时间：3分钟，当对水温或水位进行处理超过三分钟时，相应问题没有得到解决时，将进行蜂铃报警。
二．方案论证及方案选择 2.1温度检测部分
方案一：
采用电桥电路，热敏电阻作为一个桥臂如图2.1所示，其中R 为热电阻. 电阻阻值随水温的变化而变化, 电桥的输出也发生变化. 其温度系数大，一般aT -3
-2-2
×106×10℃之间，热响应快，结构简单可靠，由于热敏电阻输出信号很小，必需对输出信号进行放大，然后将放大信号转换成数字信号，送到单片机进行处理。
图1.1.1 热电阻构成的电桥电路
方案二：
采用KI-31温度传感器, 当温度超过30°--50°范围时将信号传送给单片机， 只需一根端口线就能与KI-31通信，可节省大量的引线和逻辑电路。编程简单, 容易实现. 方案三:
采用数字式集成温度传感器AD7418测量水温, 其内部包含有带隙温度传感器和10位模数转换器, 可将感应 温度转换为0.25℃量化间隔的数字信号直接送入单片机进行处理.
方案比较和确定：
热敏电阻测温虽然温度系数大, 测量方便, 但是由于热敏电阻是以横批信号传输的, 模拟信号抗干扰能力差, 传输过程会遇到高压线、电磁等信号的干扰，即使加上滤波电路，也不
能达到理想的效果；而且方案一需要对信号进行放大和A/D转换，电路也比较复杂。方案二和方案三都是使用数字式温度传感器测温，采用数字信号传输，抗干扰能力强，灵敏度高，都适用于远距离温度检测系统，但AD7418成本较高，市场上也难买到，
综合上所述，方案二为最佳选择。
2.1水位检测部分
方案一：
采用用压阻式压力传感器19C300A3K 构成电桥电路。固体受到的作用力发生改变后, 电阻率就发生变化, 即产生了压阻效应。这种效应促使电桥的输出电压也产生了相应的变化. 输出电压经放大和AD 转换后送入单片机. 其核心部分是一块圆形硅膜片(见图2。2）, 在膜片上利用集成电路工艺方法扩散上四个阻值相等的P 型电阻。用导线将其构成平衡电桥。膜片的四周用圆硅环（硅杯）固定，其下部是与被测系统相连的高压腔。当硅片受力时，膜片的变形使扩散电阻的阻值发生变化。其相对的变化可表示为:
R
=πe σ (2-1) R
其中, πe 为压阻系数; σ为应力。
图1.2.1 压阻式压力传感器结构图
. 电平模片上的扩散电阻构成桥式测量电路, 相对的桥臂电阻是对称布置的，电阻变化时，电桥输出电压与膜片所演戏压力成对应关系，硅环的内外则输入被测差压及参考压力，压力差使硅膜片变形，膜片上的两对电阻阻值发生变化，使电桥输出相应的压力变化的信号。
方案二：
基于液位的变化使电容值的改变的原理进行测量。示意图如图1.2.2所示. 同时通过改变电容值的方法来改变震荡电路的频率。即所谓的电容式液位传感器。
图1.2.2 电容式传感器测量示意图
电容式传感器的输出信号静电容量是单片机所不能识别的, 可以采用C/F转换电路, 将电容量转变成的频率, 计算出水位—电容—频率之间的关系, 单片机根据不同的频率得出该频率所对应的水位\位数值，并显示出来。 图1.2.3为电容式液位传感器的方框图。
图1.2.3电容式传感器
方案三：
采用超声波液位传感器。超声波液位传感器的探头安装在热水器的上方，探头受电激励后，通过空气向其下的液体发射超声波，超声波被液体反射，回波被探头接收和测量，并被转换为电信号。其工作原理图如图1.2.4所示。
图1.2.4 超声波传感器水痊测量原理
热水器水位测量计算公式如下:
H2 = H–H1 = H-C×T ／2
式中，H2 为液位高度；H1为传感器到液体表面的距离；C 为超声波在空气中的传播速
度；T 为超声波渡越时间； H为超声传感器至液体容器底面的总距离。
方案的比较与确定:
方案一使用的电阻式液位传感器．其优点是装置简单、体积小，灵敏系数大，成本低；缺点是电极浸泡在液体中易腐蚀、可靠性差、耐温性差，方案二使用的电容式传感器静电容量与液位是线性关系，这样给计算带来很大方便，且传感器导体不与液体接触，无触点，耐腐蚀，抗干扰能力强，成本低。方案三使用的超声波传感器，不与液体接触，因而具有耐腐蚀，安装方便，但由于超声波的传播速度受空气密度的影响，密度越大，传播速度越快，而空气密度和温度有密切关系，所以, 温度变化时，声速也变化，导致测量不准确. 经分析综合，本设计采用方案二测量热水器水位。
2.3核心控制部分
方案一：
以AT89C51单片机作为系统核心, 分析处理水温水位传感器的信息，并作出相应的控制，并输出显示。
方案二：
用FPGA （可编程门阵列）实现：，对信息进行分析处理，然后作相应的控制。
方案三：
采用西门子公司生产的S7-200系列PLC （可编程控制器）控制。PLC 是以计算机技术为核心，通过简单的编程可以实现强大的功能。在现代化大规模控制系统中，PLC 集散控制系统正被广泛采用。
方案的比较与确定:
单片机控制适合于功能比较简单的控制系统, 而且其具有成本低, 功耗低, 体积小算术运算功能强, 技术成熟等优点. 其缺点是外围电路比较复杂, 编程复杂。方案二使用FPGA 控制，稳定性好，抗干扰能力强，编程及调试也相对简单，但就目前来说其成本过高，会造成资源的浪费, 能满足设计要求，方案三功能强大，编程简单，但是广泛应用的中小型PLC 显示功能较差，往往只能通过面板信号灯的状态来确定输出状态，对于设备的状态过程无法显示， 从而给调试程序员带来不便，而且成本也很高。综上所述本设计的核心部分采用
三．系统组成方图
3.1、总体框架如图所示：
各模块的功能:
▲ 数据采集区对水的温度及深度进行采集，处理。最后输入控制系统
内；
▲ 控制部分主要采用AT89C51作为控制器，进行数据处理，分别对温
度设定、加热装置、注水装置、报警控制；
▲ 加热装置在水温低于设定值时自动对水箱进行加热； ▲ 当水位低于设定值时水泵对水箱注水；
▲ 当水位或水温超过所规定的时间时，报警装置将会动作。
3.2 单元电路及说明
. 单片机控制继电器水泵电路（包括注水与排水）
AT89S51单片机控制 HK4100F-DC5V-SHG 电磁继电器
驱动原理：
1、当AT89C51单片机输出低电平时，三极管T5饱和导通，＋5V 电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合。
2、当AT89C51单片机输出高电平时，三极管T 截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。注：在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管D1的保护作用。
图六 单片机控制水泵
进水和排水的电路图相同
. 温控系统：
温度测量模块采用数字温度传感器KI-31, 电热丝有效功率采用继电器控制。通过控制使水温稳定在在某一个值上。能在0摄氏度至100摄氏度范围内控制水温, 达到一定温度后自动断电保持水的温度，在水温低到一定程度后自动通电烧水。
系统设计要求;
(1)温度在一定范围内能实现自动调整。 (2)温度设定范围为30℃~50℃。
1．温度采集模块
型号：KI-31 技术参数：
1、电气参数：1）CQC 、VDE 、UL 、CUL? AC250V 50~60Hz 5A / 10A / 15A
（阻性负载）
2）UL AC 125V 50Hz 15A（阻性负载）
2、动作温度范围：0~240℃（任选），温度精度：±2 ±3 ±5 ±10℃
3、回复与动作温度差：8~100℃（任选） 4、接线方式：插端子250#（弯0~90°可选）；插端子187#（弯0~90°
可选，厚度0.5、0
5、使用寿命：≥ 100000次
6、电气强度：AC 50Hz 1800V历时1min ，无闪烁，无击 7、接触电阻：≤50m Ω
8、绝缘电阻：≤100M Ω
9、接点形式：常闭型：温度上升，触点断开，温度下降，触点接通；
常开型：温度上升，触点接通，温度下降，触点断开 10、接地方式：通过温控器金属外壳与器件接地金属零件相连。
原理：利用KI-31的通断来控制单片机的执行。
2．加热控制电路
加热控制电路和加水控制电路原理基本上一致, 只是所采用继电器的所采用的型号不同，因为是加水的控制电路由于进水阀的工作的功率很小只有几十瓦，而加热器的功率就不同了要达到上千瓦甚至是几千瓦。
图七 温度采集
图2.4.2继电器驱动电路（加热）。
.报警控制电路
蜂鸣器具有控制简单, 声音悦耳动听, 是人机接口的重要输出
设备, 本系统用以语音提示, 电路硬件原理图如图2.6.2所示. 系统采用三极管(9012)作为蜂鸣器驱动,R2起限流作用. 信 ,P10为低电来时, 蜂鸣器发出声音, 如果改变BUZZRE 的频率, 蜂鸣器便可以发出悦耳的音乐.
图2.6.2报警和按键硬件电路原理图
3.3 单片机部分电路设计
时钟电路
时钟电路是单片机的心脏，它控制着单片机的工作节奏。其原理图如图2。6。3所示。系统采用11，05926MHZ 的晶振，电容C1、C2的作用有两个，其一是使振荡电路起振，其二是对振荡器的频率f 起微调节器作用（C1、C2大，f 变小）其典型值为30pf.
图2.6.3 系统时钟电路
复位电路
在单片机RST 复位端接一个电容至VCC 和一个电阻至VSS （地），按下按钮就能实现复
位；如图，在加电瞬间，电容 通过电阻充电，在RST 端出现一定时间的高电平，只要高电平的时间够长，就可使AT89C51有效的复位。RST 端加电时应保持的高电平时间包括VCC 的上升时间和振荡器起振的时间，电路中RC 时间常数越大，上电时RST 端保持高电平的时间越长，本系统R=10K，C=10Uf。
复位电路图
四．总电路图
水温水位控制电路图
五．调试过程及测试结果
5.1硬件测试
.温度传感器的测试：选择KI-31温度为30°和50°的原件，对它们进行加热；若达到阀值温度时，原件动作则说明原件工作正常；若达到阀值温度时，原件没有动作则说明工作不正常。
.电容式液位传感器：组装好电容式电路后，对水箱进行加水，若水位超过30cm 时，电路开始正常工作则说明此位置的电容传感器没有问题，电路没有正常工作则说明该位置的传感器有问题；若水位低于10cm 时，电路开始正常工作则说明该位置的传
感器正常，否则传感器不正常。
.继电器驱动电路：对继电器电路加+5V的电源时，若水泵开始工作则说明干部分没有问题正常，否则继电器电路不符合要求。
.报警电路：对报警电路加+5V的电源，若电路开始报警
则说明报警电路正常，否则报警电路不正常，需要进行查原 因。
.单片机：对单片机进行测试，组装简单的电路和编写简单的程序（如一个按钮控制一盏灯的电路）；若测试正常那么单片机没有问题，否则需要跟换。
5.2软件测试
.硬件组成的电路：（说明：对水箱进行加热和报警分别用LED 灯进行代替）
仿真图
.软件的程序：
#include
sbit s0=P1^0;sbit s1=P1^1; sbit s2=P1^2;sbit s3=P1^3;
sbit out0=P3^0;sbit out1=P3^1; sbit out2=P3^2;sbit out3=P3^3;
void delay(unsigned char i)
{unsigned char j,k;
for(k=0;k
for(j=0;j
}
void main()
{
unsigned int i=0;
//温控1
if(s0==0)out2=1;else out2=0;
//报警
while(s0==0)
{if(s0!=0||i>180)break;else {delay(100);i++;}
}
if(i>180){i=0;while(1){out3=1;if(s0!=0)out2=0;}
}
else out3=0;
//温控2和水位1
if(s1==0||s2==0)out1=1;else out1=0;
//报警
while(s1==0||s2==0)
{if(s1!=0&&s2!=0||i>180)break;else {delay(100);i++;}
}
if(i>180){i=0;while(1){out3=1;if(s1!=0&&s2!=0)out1=0;}
}
else out3=0;
//水位2
if(s3==0)out0=1;else out0=0;
//报警
while(s3==0)
{
if(s3!=0||i>180)break;else {delay(100);i++;}
}
if(i>180){i=0;while(1){out3=1;if(s3!=0)out0=0;}
}
else out3=0;
}
说明：当按下s0时，加热的LED 灯亮，松开s0加热灯熄灭，若s0闭合超过3分钟则报警的LED 灯亮。
当按下s1或s2时，注水的LED 等亮，松开s1或s2注水的灯熄灭 ，若s1或s2闭合超过3分钟则报警灯亮。
当按下s3时，排水的LED 的灯亮，松开s3排水灯熄灭，若s3闭合超过3分钟则报警灯亮。
六．主要原件的清单
湖南电气职业技术学院
课程设计报告
系别： 专业：班级组别：学生姓名：指导老师：
电气信息工程系 电气及自动化 09自动化01班 刘其涛 余立 方译民 李辉 张龙慧 2011年3月28日
至2011年4月8日
目录
一． 设计题目及要求……………………… 2 二． 方案论证及选择……………………… 2 三． 系统组成方案图……………………… 6 4.1 单元电路及设计说明
4.2 单片机部分电路设计
四． 总体电路图 ………………………… 11 五． 调试过程及测试结果 ……………… 11
6.1 硬件调试
7.1 软件调试
六． 主要原件清单 ……………………… 14 七． 个人总结 ………………………… 15 八． 参考文献 ………………………… 16
一． 课程设计题目及要求
1. 设计一个自动水位水温控制系统； 2. 自动水温水位控制设计要求：
(1).水箱内水温范围：30—50摄氏度，当水温高于此范围时，对其进行注水降温；当水温低于此范围时，对其进行加热，直到水温在此范围为止。 (2).水箱水位范围：为10—30cm ，当水位高于此范围时，对其进行排水；当水位低于此范围时，对其进行注水，直到水位在此范围为止。
(3).报警时间：3分钟，当对水温或水位进行处理超过三分钟时，相应问题没有得到解决时，将进行蜂铃报警。
二．方案论证及方案选择 2.1温度检测部分
方案一：
采用电桥电路，热敏电阻作为一个桥臂如图2.1所示，其中R 为热电阻. 电阻阻值随水温的变化而变化, 电桥的输出也发生变化. 其温度系数大，一般aT -3
-2-2
×106×10℃之间，热响应快，结构简单可靠，由于热敏电阻输出信号很小，必需对输出信号进行放大，然后将放大信号转换成数字信号，送到单片机进行处理。
图1.1.1 热电阻构成的电桥电路
方案二：
采用KI-31温度传感器, 当温度超过30°--50°范围时将信号传送给单片机， 只需一根端口线就能与KI-31通信，可节省大量的引线和逻辑电路。编程简单, 容易实现. 方案三:
采用数字式集成温度传感器AD7418测量水温, 其内部包含有带隙温度传感器和10位模数转换器, 可将感应 温度转换为0.25℃量化间隔的数字信号直接送入单片机进行处理.
方案比较和确定：
热敏电阻测温虽然温度系数大, 测量方便, 但是由于热敏电阻是以横批信号传输的, 模拟信号抗干扰能力差, 传输过程会遇到高压线、电磁等信号的干扰，即使加上滤波电路，也不
能达到理想的效果；而且方案一需要对信号进行放大和A/D转换，电路也比较复杂。方案二和方案三都是使用数字式温度传感器测温，采用数字信号传输，抗干扰能力强，灵敏度高，都适用于远距离温度检测系统，但AD7418成本较高，市场上也难买到，
综合上所述，方案二为最佳选择。
2.1水位检测部分
方案一：
采用用压阻式压力传感器19C300A3K 构成电桥电路。固体受到的作用力发生改变后, 电阻率就发生变化, 即产生了压阻效应。这种效应促使电桥的输出电压也产生了相应的变化. 输出电压经放大和AD 转换后送入单片机. 其核心部分是一块圆形硅膜片(见图2。2）, 在膜片上利用集成电路工艺方法扩散上四个阻值相等的P 型电阻。用导线将其构成平衡电桥。膜片的四周用圆硅环（硅杯）固定，其下部是与被测系统相连的高压腔。当硅片受力时，膜片的变形使扩散电阻的阻值发生变化。其相对的变化可表示为:
R
=πe σ (2-1) R
其中, πe 为压阻系数; σ为应力。
图1.2.1 压阻式压力传感器结构图
. 电平模片上的扩散电阻构成桥式测量电路, 相对的桥臂电阻是对称布置的，电阻变化时，电桥输出电压与膜片所演戏压力成对应关系，硅环的内外则输入被测差压及参考压力，压力差使硅膜片变形，膜片上的两对电阻阻值发生变化，使电桥输出相应的压力变化的信号。
方案二：
基于液位的变化使电容值的改变的原理进行测量。示意图如图1.2.2所示. 同时通过改变电容值的方法来改变震荡电路的频率。即所谓的电容式液位传感器。
图1.2.2 电容式传感器测量示意图
电容式传感器的输出信号静电容量是单片机所不能识别的, 可以采用C/F转换电路, 将电容量转变成的频率, 计算出水位—电容—频率之间的关系, 单片机根据不同的频率得出该频率所对应的水位\位数值，并显示出来。 图1.2.3为电容式液位传感器的方框图。
图1.2.3电容式传感器
方案三：
采用超声波液位传感器。超声波液位传感器的探头安装在热水器的上方，探头受电激励后，通过空气向其下的液体发射超声波，超声波被液体反射，回波被探头接收和测量，并被转换为电信号。其工作原理图如图1.2.4所示。
图1.2.4 超声波传感器水痊测量原理
热水器水位测量计算公式如下:
H2 = H–H1 = H-C×T ／2
式中，H2 为液位高度；H1为传感器到液体表面的距离；C 为超声波在空气中的传播速
度；T 为超声波渡越时间； H为超声传感器至液体容器底面的总距离。
方案的比较与确定:
方案一使用的电阻式液位传感器．其优点是装置简单、体积小，灵敏系数大，成本低；缺点是电极浸泡在液体中易腐蚀、可靠性差、耐温性差，方案二使用的电容式传感器静电容量与液位是线性关系，这样给计算带来很大方便，且传感器导体不与液体接触，无触点，耐腐蚀，抗干扰能力强，成本低。方案三使用的超声波传感器，不与液体接触，因而具有耐腐蚀，安装方便，但由于超声波的传播速度受空气密度的影响，密度越大，传播速度越快，而空气密度和温度有密切关系，所以, 温度变化时，声速也变化，导致测量不准确. 经分析综合，本设计采用方案二测量热水器水位。
2.3核心控制部分
方案一：
以AT89C51单片机作为系统核心, 分析处理水温水位传感器的信息，并作出相应的控制，并输出显示。
方案二：
用FPGA （可编程门阵列）实现：，对信息进行分析处理，然后作相应的控制。
方案三：
采用西门子公司生产的S7-200系列PLC （可编程控制器）控制。PLC 是以计算机技术为核心，通过简单的编程可以实现强大的功能。在现代化大规模控制系统中，PLC 集散控制系统正被广泛采用。
方案的比较与确定:
单片机控制适合于功能比较简单的控制系统, 而且其具有成本低, 功耗低, 体积小算术运算功能强, 技术成熟等优点. 其缺点是外围电路比较复杂, 编程复杂。方案二使用FPGA 控制，稳定性好，抗干扰能力强，编程及调试也相对简单，但就目前来说其成本过高，会造成资源的浪费, 能满足设计要求，方案三功能强大，编程简单，但是广泛应用的中小型PLC 显示功能较差，往往只能通过面板信号灯的状态来确定输出状态，对于设备的状态过程无法显示， 从而给调试程序员带来不便，而且成本也很高。综上所述本设计的核心部分采用
三．系统组成方图
3.1、总体框架如图所示：
各模块的功能:
▲ 数据采集区对水的温度及深度进行采集，处理。最后输入控制系统
内；
▲ 控制部分主要采用AT89C51作为控制器，进行数据处理，分别对温
度设定、加热装置、注水装置、报警控制；
▲ 加热装置在水温低于设定值时自动对水箱进行加热； ▲ 当水位低于设定值时水泵对水箱注水；
▲ 当水位或水温超过所规定的时间时，报警装置将会动作。
3.2 单元电路及说明
. 单片机控制继电器水泵电路（包括注水与排水）
AT89S51单片机控制 HK4100F-DC5V-SHG 电磁继电器
驱动原理：
1、当AT89C51单片机输出低电平时，三极管T5饱和导通，＋5V 电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合。
2、当AT89C51单片机输出高电平时，三极管T 截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。注：在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管D1的保护作用。
图六 单片机控制水泵
进水和排水的电路图相同
. 温控系统：
温度测量模块采用数字温度传感器KI-31, 电热丝有效功率采用继电器控制。通过控制使水温稳定在在某一个值上。能在0摄氏度至100摄氏度范围内控制水温, 达到一定温度后自动断电保持水的温度，在水温低到一定程度后自动通电烧水。
系统设计要求;
(1)温度在一定范围内能实现自动调整。 (2)温度设定范围为30℃~50℃。
1．温度采集模块
型号：KI-31 技术参数：
1、电气参数：1）CQC 、VDE 、UL 、CUL? AC250V 50~60Hz 5A / 10A / 15A
（阻性负载）
2）UL AC 125V 50Hz 15A（阻性负载）
2、动作温度范围：0~240℃（任选），温度精度：±2 ±3 ±5 ±10℃
3、回复与动作温度差：8~100℃（任选） 4、接线方式：插端子250#（弯0~90°可选）；插端子187#（弯0~90°
可选，厚度0.5、0
5、使用寿命：≥ 100000次
6、电气强度：AC 50Hz 1800V历时1min ，无闪烁，无击 7、接触电阻：≤50m Ω
8、绝缘电阻：≤100M Ω
9、接点形式：常闭型：温度上升，触点断开，温度下降，触点接通；
常开型：温度上升，触点接通，温度下降，触点断开 10、接地方式：通过温控器金属外壳与器件接地金属零件相连。
原理：利用KI-31的通断来控制单片机的执行。
2．加热控制电路
加热控制电路和加水控制电路原理基本上一致, 只是所采用继电器的所采用的型号不同，因为是加水的控制电路由于进水阀的工作的功率很小只有几十瓦，而加热器的功率就不同了要达到上千瓦甚至是几千瓦。
图七 温度采集
图2.4.2继电器驱动电路（加热）。
.报警控制电路
蜂鸣器具有控制简单, 声音悦耳动听, 是人机接口的重要输出
设备, 本系统用以语音提示, 电路硬件原理图如图2.6.2所示. 系统采用三极管(9012)作为蜂鸣器驱动,R2起限流作用. 信 ,P10为低电来时, 蜂鸣器发出声音, 如果改变BUZZRE 的频率, 蜂鸣器便可以发出悦耳的音乐.
图2.6.2报警和按键硬件电路原理图
3.3 单片机部分电路设计
时钟电路
时钟电路是单片机的心脏，它控制着单片机的工作节奏。其原理图如图2。6。3所示。系统采用11，05926MHZ 的晶振，电容C1、C2的作用有两个，其一是使振荡电路起振，其二是对振荡器的频率f 起微调节器作用（C1、C2大，f 变小）其典型值为30pf.
图2.6.3 系统时钟电路
复位电路
在单片机RST 复位端接一个电容至VCC 和一个电阻至VSS （地），按下按钮就能实现复
位；如图，在加电瞬间，电容 通过电阻充电，在RST 端出现一定时间的高电平，只要高电平的时间够长，就可使AT89C51有效的复位。RST 端加电时应保持的高电平时间包括VCC 的上升时间和振荡器起振的时间，电路中RC 时间常数越大，上电时RST 端保持高电平的时间越长，本系统R=10K，C=10Uf。
复位电路图
四．总电路图
水温水位控制电路图
五．调试过程及测试结果
5.1硬件测试
.温度传感器的测试：选择KI-31温度为30°和50°的原件，对它们进行加热；若达到阀值温度时，原件动作则说明原件工作正常；若达到阀值温度时，原件没有动作则说明工作不正常。
.电容式液位传感器：组装好电容式电路后，对水箱进行加水，若水位超过30cm 时，电路开始正常工作则说明此位置的电容传感器没有问题，电路没有正常工作则说明该位置的传感器有问题；若水位低于10cm 时，电路开始正常工作则说明该位置的传
感器正常，否则传感器不正常。
.继电器驱动电路：对继电器电路加+5V的电源时，若水泵开始工作则说明干部分没有问题正常，否则继电器电路不符合要求。
.报警电路：对报警电路加+5V的电源，若电路开始报警
则说明报警电路正常，否则报警电路不正常，需要进行查原 因。
.单片机：对单片机进行测试，组装简单的电路和编写简单的程序（如一个按钮控制一盏灯的电路）；若测试正常那么单片机没有问题，否则需要跟换。
5.2软件测试
.硬件组成的电路：（说明：对水箱进行加热和报警分别用LED 灯进行代替）
仿真图
.软件的程序：
#include
sbit s0=P1^0;sbit s1=P1^1; sbit s2=P1^2;sbit s3=P1^3;
sbit out0=P3^0;sbit out1=P3^1; sbit out2=P3^2;sbit out3=P3^3;
void delay(unsigned char i)
{unsigned char j,k;
for(k=0;k
for(j=0;j
}
void main()
{
unsigned int i=0;
//温控1
if(s0==0)out2=1;else out2=0;
//报警
while(s0==0)
{if(s0!=0||i>180)break;else {delay(100);i++;}
}
if(i>180){i=0;while(1){out3=1;if(s0!=0)out2=0;}
}
else out3=0;
//温控2和水位1
if(s1==0||s2==0)out1=1;else out1=0;
//报警
while(s1==0||s2==0)
{if(s1!=0&&s2!=0||i>180)break;else {delay(100);i++;}
}
if(i>180){i=0;while(1){out3=1;if(s1!=0&&s2!=0)out1=0;}
}
else out3=0;
//水位2
if(s3==0)out0=1;else out0=0;
//报警
while(s3==0)
{
if(s3!=0||i>180)break;else {delay(100);i++;}
}
if(i>180){i=0;while(1){out3=1;if(s3!=0)out0=0;}
}
else out3=0;
}
说明：当按下s0时，加热的LED 灯亮，松开s0加热灯熄灭，若s0闭合超过3分钟则报警的LED 灯亮。
当按下s1或s2时，注水的LED 等亮，松开s1或s2注水的灯熄灭 ，若s1或s2闭合超过3分钟则报警灯亮。
当按下s3时，排水的LED 的灯亮，松开s3排水灯熄灭，若s3闭合超过3分钟则报警灯亮。
六．主要原件的清单