基于單片機技術(shù)的自動定量水溫控制器的設(shè)計方案

　　1.方案的總體設(shè)計與論證

　　1.1 液位傳感器的選擇

　　自制傳感器是利用金屬導(dǎo)體與水本身的導(dǎo)電特性而制成的。它可以認為的將它防止任何位置都能采集到數(shù)據(jù)，不存在盲區(qū)的問題，而且非常利于對裝置的擴展。并且成本比較低。

　　1.2 溫度傳感器的選擇

　　DS18B20是把溫度信號直接轉(zhuǎn)化成串行的數(shù)字信號的一種傳感器，并且它的電源和數(shù)據(jù)線可以直接與單片機的電源及單片機的I/O口相連，使用方便，并且成本比較低。

　　1.3 水泵與電磁閥比較與選擇

　　對于水泵的選擇，由于裝置容積較小，要求精度較高，所以采用功率相對較低，既可進行變壓變速調(diào)節(jié)，又可以實現(xiàn)微調(diào)的直流水泵。另外，電磁閥的選擇與直流水泵一致，同樣選擇直流控制，實現(xiàn)了統(tǒng)一電源。

　　1.4 控制方案的比較與選擇

　　本裝置的調(diào)節(jié)可以采用兩個水泵控制，也可以采用兩個電磁閥的控制。采用前者當(dāng)溫度非常接近預(yù)設(shè)溫度的時候?qū)鏊蜔崴牧髁恳蠓浅５?，水泵根本不可能達到要求。如果采用后者，由于電磁閥本身的特性只有兩個量（全開和全關(guān)），這樣只能根據(jù)不同的水溫對兩種水的流量比例進行計算，很難達到預(yù)設(shè)水溫的要求，即使達到了水溫的要求也不達到水位的要求，對這兩個要求不可能同時滿足。

　　2.設(shè)計與論證

　　首先，用戶需要對自己所需液位高度和液體的溫度進行設(shè)定。

　　其次，需要對液位和水溫進行測量，通過自制的傳感器和DS18B20可返回與液位和水溫一一對應(yīng)的電壓信號和數(shù)字信號，對液位的測量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換將此電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字電壓信號，傳入到51單片機中進行處理分析。通過對用戶所設(shè)液位和溫度的比較后，由處理器對直流水泵和直流固態(tài)繼電器的控制，繼而控制水泵與電磁閥的工作狀態(tài)。當(dāng)水位和水溫與預(yù)設(shè)的水溫相差很大的時候，可以將水泵和電磁閥全開，當(dāng)水溫快要達到預(yù)設(shè)的要求時，利用水泵本身的特性，采用可調(diào)的PWM和PID的相互配合，可以實現(xiàn)快速而且穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，此時，如果水位還未達到要求的話，可將閥打開，這時水泵就會隨著閥的流量變化也隨之變化，當(dāng)所測的液位和高度達到用戶的基本要求是裝置自動停止工作。如果還未達到要求是裝置還會繼續(xù)調(diào)節(jié)，這樣就構(gòu)成了自動調(diào)節(jié)的閉環(huán)系統(tǒng)，可使裝置達到要求的精度。

　　3.單元電路設(shè)計

　　3.1 液晶電路的設(shè)計

　　液晶的多數(shù)接口均與單片機連接，接入R9、R10兩個電位器來調(diào)節(jié)液晶顯示器的清晰度，R9、R10的對比度越高，顯示器越清晰。

　　液晶電路圖如圖1所示：

　　3.2 按鍵電路的設(shè)計

　　4只下拉電阻和4只鍵盤連接位選線DIG4-DIG7的4只電阻（以下簡稱位選電阻），應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應(yīng)大于位選電阻的5倍而小于其50倍，典型值為10倍；下拉電阻的取值范圍是10K-100K,位選電阻的取值范圍是1K-10K.在不影響顯示的前提下，下拉電阻應(yīng)盡可能地取較小的值，這樣可以提高鍵盤部分的抗干擾能力。

　　8155需要以外接的RC振蕩電路以供系統(tǒng)工作，其典型值分別為R=1.5K,C=15pF.

　　當(dāng)有鍵按下時，KEY引腳輸出變?yōu)榈碗娖剑藭r如果接收到‘讀鍵盤’指令，8155將輸出所按下鍵的代碼。鍵盤代碼的定義，如圖2所示，圖2中的鍵號即鍵盤代碼，途中代碼以10進制表示。如果沒有在沒有按鍵的情況下收到‘讀鍵盤’指令，8155將輸出FFH（即255）。