基于單片機技術(shù)的自動(dòng)定量水溫控制器的設計方案

　　1.方案的總體設計與論證

　　1.1 液位傳感器的選擇

　　自制傳感器是利用金屬導體與水本身的導電特性而制成的。它可以認為的將它防止任何位置都能采集到數據，不存在盲區的問(wèn)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化成串行的數字信號的一種傳感器，并且它的電源和數據線(xiàn)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(jìn)行變壓變速調節，又可以實(shí)現微調的直流水泵。另外，電磁閥的選擇與直流水泵一致，同樣選擇直流控制，實(shí)現了統一電源。

　　1.4 控制方案的比較與選擇

　　本裝置的調節可以采用兩個(gè)水泵控制，也可以采用兩個(gè)電磁閥的控制。采用前者當溫度非常接近預設溫度的時(shí)候對涼水和熱水的流量要求非常低，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(gè)量（全開(kāi)和全關(guān)），這樣只能根據不同的水溫對兩種水的流量比例進(jìn)行計算，很難達到預設水溫的要求，即使達到了水溫的要求也不達到水位的要求，對這兩個(gè)要求不可能同時(shí)滿(mǎn)足。

　　2.設計與論證

　　首先，用戶(hù)需要對自己所需液位高度和液體的溫度進(jìn)行設定。

　　其次，需要對液位和水溫進(jìn)行測量，通過(guò)自制的傳感器和DS18B20可返回與液位和水溫一一對應的電壓信號和數字信號，對液位的測量經(jīng)A/D轉換將此電壓信號轉化為數字電壓信號，傳入到51單片機中進(jìn)行處理分析。通過(guò)對用戶(hù)所設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)。當水位和水溫與預設的水溫相差很大的時(shí)候，可以將水泵和電磁閥全開(kāi)，當水溫快要達到預設的要求時(shí)，利用水泵本身的特性，采用可調的PWM和PID的相互配合，可以實(shí)現快速而且穩定的調節，此時(shí)，如果水位還未達到要求的話(huà)，可將閥打開(kāi)，這時(shí)水泵就會(huì )隨著(zhù)閥的流量變化也隨之變化，當所測的液位和高度達到用戶(hù)的基本要求是裝置自動(dòng)停止工作。如果還未達到要求是裝置還會(huì )繼續調節，這樣就構成了自動(dòng)調節的閉環(huán)系統，可使裝置達到要求的精度。

　　3.單元電路設計

　　3.1 液晶電路的設計

　　液晶的多數接口均與單片機連接，接入R9、R10兩個(gè)電位器來(lái)調節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 按鍵電路的設計

　　4只下拉電阻和4只鍵盤(pán)連接位選線(xiàn)DIG4-DIG7的4只電阻（以下簡(jiǎn)稱(chēng)位選電阻），應遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應大于位選電阻的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，下拉電阻應盡可能地取較小的值，這樣可以提高鍵盤(pán)部分的抗干擾能力。

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

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