基于Arduino的水溫檢測

1、水溫測量系統(tǒng)說明書專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 題 目： 水溫測量系統(tǒng) 目錄1.設(shè)計(jì)背景及意義12.水溫測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路13.元件的選擇13.1傳感器的選擇13.2單片機(jī)的選擇23.3選擇溫度顯示方式23.4元件清單24.系統(tǒng)工作原理3參考文獻(xiàn)：3附錄：4Arduino程序代碼4示意圖：661.設(shè)計(jì)背景及意義生活中，工業(yè)中，常常需要測量水溫來進(jìn)行生產(chǎn)生活，水溫測量系統(tǒng)在現(xiàn)在的社會(huì)生產(chǎn)中，扮演的角色越來越重要；為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力，激發(fā)在校學(xué)生學(xué)習(xí)、應(yīng)用和交流機(jī)械電子工程技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域中工程應(yīng)用和推廣，并為河南省先進(jìn)制造裝備產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)和儲(chǔ)備有關(guān)機(jī)械電子工程技術(shù)的復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)應(yīng)用人才，機(jī)械

2、電子工程專業(yè)進(jìn)行了學(xué)科競賽。2.水溫測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 溫度傳感器感應(yīng)溫度，電位器設(shè)定高低溫度單片機(jī)接收數(shù)據(jù)并處理LCD1602顯示指示燈，報(bào)警器工作圖1 水溫測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路圖3.元件的選擇3.1傳感器的選擇DS18B20的測溫范圍 55+125，固有測溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯(cuò)誤的）0.5，使用范圍多為中低溫干燥；純水的沸點(diǎn)為100C，在DS18B20的測量范圍內(nèi)，可以使用。熱電偶是一種感溫元件 , 它把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào) , 通過電氣儀表轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路 , 當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí) , 回路中就會(huì)有電流通過，此

3、時(shí)兩端之間就存在 Seebeck 電動(dòng)勢(shì)熱電動(dòng)勢(shì)，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端， 溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系 , 制成熱電偶分度表 ; 分度表是自由端溫度在 0 時(shí) 的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí) , 只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同 , 熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此 , 在熱電偶測溫時(shí) , 可接入測量儀表 , 測得熱電動(dòng)勢(shì)后 , 即可知道被測介質(zhì)的溫度。熱電偶是工業(yè)中常用的溫度測溫元件，具有如下特點(diǎn)

4、： 測量精度高：熱電偶與被測對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響。 熱響應(yīng)時(shí)間快：熱電偶對(duì)溫度變化反應(yīng)靈敏。 測量范圍大：熱電偶從 -40+ 1600 均可連續(xù)測溫。 性能可靠， 機(jī)械強(qiáng)度好。 使用壽命長，安裝方便。經(jīng)過比較，我決定選擇熱電偶傳感器，該傳感器，不但可以測量水溫，還可以測量水蒸氣的溫度，適用范圍更廣，在生活中適用的范圍更廣。3.2單片機(jī)的選擇隨著科技的發(fā)展，單片機(jī)也越來越現(xiàn)代化，從原來的8位到16位到現(xiàn)在的32位，而且使用也是越來越方便，自帶的庫文件也越來越完全，為開發(fā)者提供了很大的方便。C51，S52是性價(jià)比最高的芯片，是學(xué)習(xí)單片機(jī)的入門芯片，但是自身帶的功能比較少，avr是最新的

5、芯片，語言代碼也和C51有很大的區(qū)別，對(duì)于新手來說上手比較慢，arduino也是屬于avr旗下的一款芯片，但是自帶的庫文件很多，很適合大學(xué)生制作，而且我自己也有arduino的板子，故在經(jīng)濟(jì)和制作方便的前提下我選擇了arduino開發(fā)板來制作水溫測量系統(tǒng)。3.3選擇溫度顯示方式數(shù)碼管成本低，但是顯示的不夠形象，沒有LCD1602液晶顯示屏顯示的清晰明了，而且LCD1602可以使用更少的單片機(jī)端口，方便后續(xù)功能的增加，故選擇LCD1602液晶屏顯示。3.4元件清單序號(hào)名稱數(shù)量1Max667512K型熱電偶傳感器13Arduino14電位器25LCD160216LED17小喇叭181K電阻29面包

6、板110公共杜邦線若干4.系統(tǒng)工作原理通過熱電偶傳感器感受到溫度的變化，通過max6675冷端補(bǔ)償?shù)龋褦?shù)據(jù)信號(hào)傳給arduino，同時(shí)電位器通過對(duì)點(diǎn)位的調(diào)整設(shè)定高低溫度的限度，單片機(jī)接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，當(dāng)溫度過高的時(shí)候喇叭鳴叫，當(dāng)溫度過低的時(shí)候指示燈點(diǎn)亮，正常工作時(shí)由LCD1602顯示溫度。圖2 protuse仿真電路參考文獻(xiàn)：1趙英杰. 完美圖解Arduino互動(dòng)設(shè)計(jì)入門. 北京. 科學(xué)出版社. 2014.2周杏鵬. 現(xiàn)代檢測技術(shù). 北京. 高等教育出版社. 2010.附錄：Arduino程序代碼#include <LiquidCrystal.h> /調(diào)用arduino自帶的L

7、iquidCrystal庫#include "Max6675.h"Max6675 ts(2, 3, 4); LiquidCrystal lcd(12, 11, 9, 8,7, 6);/設(shè)置接口byte H = A0;byte L =A1;int high,low,a;void setup() ts.setOffset(0); Serial.begin(9600); lcd.begin(16, 2); /初始化LCD lcd.print("Temp"); /使屏幕顯示文字Temp pinMode(13,OUTPUT); pinMode(5,OUTPUT);

8、 delay(10); /延時(shí)10ms void loop () float m=0; high=map(analogRead(H),0,1023,0,110); low=map(analogRead(L),0,1023,0,110); if(low>high)m=high;high=low;low=m; float t =ts.getCelsius()*0.96; /得到溫度t if(t>=high)tone(5,450); /設(shè)置最高、最低溫度 if(t<high)noTone(5); if(t<low)digitalWrite(13,HIGH); if(t>

9、=low)digitalWrite(13,LOW); Serial.println(t, 2); /串口輸出 lcd.clear(); /清屏 lcd.print("Temp"); /使屏幕顯示文字Temp lcd.setCursor(7, 0) ; /設(shè)置光標(biāo)位置為第二行第一個(gè)位置 lcd.print(t); /顯示溫度 lcd.print(char)223); /顯示o符號(hào) lcd.print("C"); /顯示字母C lcd.setCursor(0, 1) ; /設(shè)置光標(biāo)在第二行第一個(gè) lcd.print("H"); lcd.print(high); lcd.print(char)223); /顯示o符號(hào) lcd.print("C"); /顯示字母C lcd.setCursor(8, 1) ; lcd.print("