完整畢業(yè)論文智能溫度控制電路設計-文庫吧
2025-04-17 19:46 本頁面
【正文】 機進行處理，使用數(shù)碼管顯示溫度值，同時還可以根據(jù)需要輸入設定溫度值來實現(xiàn)控制功能。 本電路主要包括以下三部分：溫度信號檢測、信號處理、溫度顯示與控制。 本課題所介紹的溫度檢測控制系統(tǒng)中，單片機 AT89c51 是控制的核心，溫度傳感器、放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器組成了系統(tǒng)的測量、處理電路。溫度傳感器使用的是 AD590,所得到的信號經(jīng)過電壓變換、調(diào)零和放大后送入 A/D轉(zhuǎn)換器 ,轉(zhuǎn)換后送入單片機進行數(shù)據(jù)處理，最后驅(qū)動 LED 顯示溫度的實際值，溫度的控制是通過比較測得的溫度值與設定溫度值來實現(xiàn)的，如果 溫度高出、低于設定溫度值，則分別發(fā)出兩種不同的控制信號。系統(tǒng)總框圖如圖 21。 信號檢測 溫度傳感器能將溫度相關的信息轉(zhuǎn)換成電信號 (電流或電壓 )。本系統(tǒng)使用AD590 檢測溫度， AD590 溫度電流曲線具有良好的線性，比同類傳感器有很大優(yōu)勢，因此使用 AD590 可以很精確的測量外部溫度。 溫度傳感器 AD590 介紹 溫度傳感器 AD590 是利用 PN 結(jié)的正向電流與溫度的關系構(gòu)成的電流輸出型溫度傳感器。 其特性參數(shù)如下： (1)線性電流輸出： 1μ A/K,正比于絕對溫度。 (2)測溫范圍： 55℃ ~+150℃ (3)精度高：激光校準精度到177。 ℃ (AD590M)， AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M五檔，其中 M檔精度最高。 (4)非線性誤差：滿量程范圍內(nèi)177。 ℃ (AD590M) (5)電源范圍寬： +4v~+30v。 其輸出特性為： (21) 可見， AD590的輸出電流 Io 與絕對溫度 T成正比。 r r6 為 AD590 的內(nèi)阻，經(jīng)激光修正靈敏度為 1μ A/K。那么，在攝氏溫度下其輸出電壓為： (22) 式中： t為被測攝氏溫度值， R為串聯(lián)電阻阻值。 信號檢測電路 本課題采用 AD590 溫度傳感器來檢測溫度信號，信號檢測電路如圖 22。 圖 22 溫度信號采集電路 AD590 與 VR1 串聯(lián)，調(diào)節(jié) VR1 使 AD590 等效于同一個 10KΩ電阻串聯(lián)，由 AD590 特性可知：當溫度變化 1℃時， AD590 的輸出電流變化 1μ A,則電壓信號變化 10mV。 把數(shù)值代入 22表達式可得輸出電壓： (23) t 為被測攝氏溫度值。 信號處理 從圖 23可以看出信號的處理電路由三部分組成： OPA1 為電壓跟隨器、OPA2 為調(diào)零電路、 OPA3為放大電路。 OPA1 的作為電路跟隨器， 起阻抗匹配的作用。 其輸出端電壓仍為輸入端電壓為： (24) OPA2 為減法器，起調(diào)零作用，電路中 50KΩ可調(diào)電阻作用是：調(diào)節(jié)阻值使其輸出電壓為 ，與 AD590 傳感器 0℃時輸出的電壓值相等。 由電路圖 23 可以推知： (25) OPA3 為放大電路，本電路設為 5 倍系數(shù)放大。 (26) 將數(shù)值代入式 26中可得： t 為被測攝氏溫度值 由上述結(jié)論可知：溫度每變化 1℃則 OPA3 輸出電壓變化 。 模數(shù)轉(zhuǎn)換 模數(shù)轉(zhuǎn)換就是將連接變化的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量，是一種將模擬波形轉(zhuǎn)換為二進制格式的過程。實現(xiàn)該功能的電路或器件稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，通常稱為 A/D 轉(zhuǎn)換器或 ADC(Analog Digital Converter)。 A/D 轉(zhuǎn)換的方式分為： 計數(shù)器式 A/D 轉(zhuǎn)換 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換 雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換。在這些轉(zhuǎn)換方式中逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換既照顧了轉(zhuǎn)換速度，又具有一定的精度，所以選用具有逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的 ADC0804 作為本電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。 ADC0804 用 8位的二進制數(shù) (也就是十進制的 0256)來表示輸入正負輸入端電壓差的變化。在 A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部有一個高阻抗斬波穩(wěn)定比較器，一個帶模擬開關樹組的 256電阻分壓器，以及一個逐次逼近型寄存器。 8路的模擬開關的通 /斷由地址鎖存器和譯碼器控制，可以在 8 個通道中任意訪問一個單邊模擬信號。引腳結(jié)構(gòu)圖見圖 24。 圖 24 ADC0804 引腳圖 各引腳功能分別為： ：芯片選擇信號。 ：外部讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制輸出信號，為 HI時， DB0~DB7 處理高阻抗：/RD為 L0時，數(shù)字數(shù)據(jù)才會輸出。 ：用來啟動轉(zhuǎn)換的控制輸入，相當于 ADC 的轉(zhuǎn)換開始 (=0時 )，當 /WR由 HI變?yōu)?L0時，轉(zhuǎn)換器被清除：當回到 HI 時，轉(zhuǎn)換正式開始。 CLK IN， CLK R：時鐘輸入或接振蕩元件 (R， C)，頻率約限制在100KHz~1460KHz，如果使用 RC 電路則其振蕩頻率為。 ：中斷請求信號輸出，低電平動作。 ，：差動模擬電壓輸入。輸入單端正電壓時，接地；而差動輸入時，直接加入。 AGND， DGND：模擬信號以及數(shù)字信號接地。 VREF：輔助參考電壓。 DB0~DB7： 8位的數(shù)字輸出。 VCC：電源供應以及作為電路的參考電壓。 AD 轉(zhuǎn)換電路連接圖如圖 25所示。 圖 25 AD 轉(zhuǎn)換電路連接圖 A/D 轉(zhuǎn)換的過程：當 A/D轉(zhuǎn)換器接到啟動脈沖后，在時鐘的作用下，控制邏輯首先使 N位逐次逼近寄存器的最高位 Dn1置 1。經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量 Vc 后，與輸入的模擬量 Vx在
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