【正文】 單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來(lái)完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長(zhǎng)期使用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了。所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國(guó)是有著廣闊前景的。溫度自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)借助于溫度傳感器，測(cè)量大樓內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)大樓實(shí)現(xiàn)溫度控制。系統(tǒng)采用以可編程序控制器為核心，配置以各類溫度傳感器，外圍接口電路，由可編程序控制器檢測(cè)個(gè)傳感器的信號(hào)，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，開(kāi)關(guān)量處理，超限報(bào)警信號(hào)檢測(cè)與輸出等，并根據(jù)采集的信號(hào)來(lái)控制前端設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)?？删幊绦蚩刂破魇且环N工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的智能控制器件?？捎糜趫?zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入輸出方式控制各種類型的儀器設(shè)備。可編程序控制器還具有通信，聯(lián)網(wǎng)等功能，它的應(yīng)用范圍大致介于繼電器控制裝置與過(guò)程控制的計(jì)算機(jī)之間，它也可在一個(gè)大型的集散控制系統(tǒng)中，作為前端控制裝置，在上位機(jī)的統(tǒng)一調(diào)度下工作。測(cè)量溫度時(shí)，溫度傳感器把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚瑸榕c可編程序控制器連接，測(cè)量的電信號(hào)應(yīng)轉(zhuǎn)化為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)05V或420mA。當(dāng)有多個(gè)傳感器時(shí)，傳感器信號(hào)之間最好不要共地，否則可編程序控制器的模擬量模塊可能會(huì)工作不正常。輸出信號(hào)通過(guò)中間繼電器控制強(qiáng)電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)測(cè)量的溫度值，確定是否開(kāi)啟或關(guān)閉空調(diào)。例如，當(dāng)溫度度大于設(shè)定值30度時(shí)，開(kāi)啟空調(diào)，直至溫度接近設(shè)定值20度時(shí)，切斷電源。為保證系統(tǒng)具有良好的測(cè)量精度，并能準(zhǔn)確地對(duì)空調(diào)進(jìn)行控制，必須在前端測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)具有較好的線性。第二章溫度傳感器的介紹 傳感器原理及前景簡(jiǎn)介傳感器是能感受或響應(yīng)）規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置。通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的電子線路所組成。傳感器有很多種類，包括電阻應(yīng)變式傳感器，壓阻式傳感器，熱電阻傳感器，溫度傳感器，光敏傳感器等。傳感器的前景可以從以下幾方面來(lái)看：采用新原理，開(kāi)發(fā)新型傳感器；大力開(kāi)發(fā)物性型傳感器；傳感器的集成化；傳感器的多功能化；傳感器的智能化(Smart Sensor。溫度一體化的傳感器，適應(yīng)于多種環(huán)境的溫度測(cè)量。采用專用溫度補(bǔ)償電路和線性化處理電路。這種傳感器性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快，測(cè)量范圍寬，目前已廣泛應(yīng)用。適用于通訊機(jī)房，辦公室，廠礦，車間，倉(cāng)庫(kù)，醫(yī)院，檔案館，博物館，暖通空調(diào)，樓宇自控等環(huán)境的溫度測(cè)量。溫度一體的傳感器節(jié)省資源，便于溫度的測(cè)量和對(duì)濕度補(bǔ)償，同時(shí)為保證結(jié)果真實(shí)可靠。 簡(jiǎn)介AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無(wú)需補(bǔ)償、熱容量小、抗干擾能力強(qiáng)、可遠(yuǎn)距離測(cè)溫且使用方便等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于各種冰箱、空調(diào)器、糧倉(cāng)、冰庫(kù)、工業(yè)儀器配套和各種溫度的測(cè)量和控制等領(lǐng)域。特點(diǎn)：流過(guò)器件的電流mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度開(kāi)爾文）度數(shù)，即：mA/K式中：—流過(guò)器件AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學(xué)溫度，單位為K。AD590的測(cè)溫范圍為55℃～ 150℃。AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。輸出電阻為710MW。精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在55℃～ 150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177。℃。AD590測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合。由于AD590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。 的應(yīng)用 　　在被測(cè)溫度一定時(shí)，AD590相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和5～30V的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè)1kΩ的恒值電阻，那么，此電阻上流過(guò)的電流將和被測(cè)溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有1mV／K的電壓信號(hào)。其基本電路如圖3所示。　　圖3是利用ΔUBE特性的集成PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。其中TT2起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流I1和I2相等；TT4是感溫用的晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同，但T3實(shí)質(zhì)上是由n個(gè)晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是T4的n倍。T3和T4的發(fā)射結(jié)電壓UBE3和UBE4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻R上，所以R上端電壓為ΔUBE。因此，電流I1為： I1＝ΔUBE／R＝KT／q）lnn）／R　　對(duì)于AD590，n＝8，這樣，電路的總電流將與熱力學(xué)溫度T成正比，將此電流引至負(fù)載電阻RL上便可得到與T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號(hào)不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。圖3中的電阻R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到1μA／K的I值?！　D4所示是AD590的內(nèi)部電路，圖中的T1～T4相當(dāng)于圖3中的TT2，而T9， T11相當(dāng)于圖3中的TT4。RR6是薄膜工藝制成的低溫度系數(shù)電阻，供出廠前調(diào)整之用。TT8，T10為對(duì)稱的Wilson電路，用來(lái)提高阻抗。TT12和T10為啟動(dòng)電路，其中T5為恒定偏置二極管?！　6可用來(lái)防止電源反接時(shí)損壞電路，同時(shí)也可使左右兩支路對(duì)稱。R1，R2為發(fā)射極反饋電阻，可用于進(jìn)一步提高阻抗。T1～T4是為熱效應(yīng)而設(shè)計(jì)的連接方式。而C1和R4則可用來(lái)防止寄生振蕩。該電路的設(shè)計(jì)使得T9，T10，T11三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個(gè)電路總電流I的1／3。T9和T11 的發(fā)射結(jié)面積比為8：1，T10和T11的發(fā)射結(jié)面積相等?！　9和T11的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻R5和R6上，因此可以寫出： ΔUBE＝R6－2 R5）I／3　　R6上只有T9的發(fā)射極電流，而R5上除了來(lái)自T10的發(fā)射極電流外，還有來(lái)自T11的發(fā)射極電流，所以R5上的壓降是R5的2／3?！　「鶕?jù)上式不難看出，要想改變?chǔ)BE，可以在調(diào)整R5后再調(diào)整R6，而增大R5的效果和減小R6是一樣的，其結(jié)果都會(huì)使ΔUBE減小，不過(guò)，改變R5對(duì)ΔUBE的影響更為顯著，因?yàn)樗懊娴南禂?shù)較大。實(shí)際上就是利用激光修正R5以進(jìn)行粗調(diào)，修正R6以實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)，最終使其在250℃之下使總電流I達(dá)到1μA／K?！　≡谠O(shè)計(jì)測(cè)溫電路時(shí)，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。由于AD590為電流輸出元件，它的溫度每升高1K，電流就增加1μA。當(dāng)AD590的電流通過(guò)一個(gè) 10kΩ的電阻時(shí)，這個(gè)電阻上的壓降為10mV，即轉(zhuǎn)換成10mV／K，為了使此電阻精確0．1％），可用一個(gè)9．6kΩ的電阻與一個(gè)1kΩ電位器串聯(lián)，然后通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)獲得精確的10kΩ。圖5所示是一個(gè)電流／電壓和絕對(duì)／攝氏溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換電路，其中運(yùn)算放大器A1被接成電壓跟隨器形式，以增加信號(hào)的輸入阻抗。而運(yùn)放A2的作用是把絕對(duì)溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)，給A2的同相輸入端輸入一個(gè)恒定的電壓如1．235V），然后將此電壓放大到2．73V。這樣，A1與A2輸出端之間的電壓即為轉(zhuǎn)換成的攝氏溫標(biāo)。　　將AD590放入0℃的冰水混合溶液中，A1同相輸入端的電壓應(yīng)為2．73V，同樣使A2的輸出電壓也為2．73V，因此A1與A2兩輸出端之間的電壓：　　2．73－2．73＝0V即對(duì)應(yīng)于0℃。3．2 A／D轉(zhuǎn)換和顯示電路的設(shè)計(jì)　　設(shè)計(jì)A／D轉(zhuǎn)換和顯示電路具有兩種方案。分述如下： 1）用A／D轉(zhuǎn)換器MC14433實(shí)現(xiàn)　　首先將AD590的輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓，由于此信號(hào)為模擬信號(hào)，因此，要進(jìn)行數(shù)碼顯示，還需將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。采用MC14433的轉(zhuǎn)換電路如圖6所示。此電路的作用是通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器MC14433將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以控制顯示電路。其中MC14511為譯碼／鎖存／驅(qū)動(dòng)電路，它的輸入為BCD碼，輸出為七段譯碼。LED數(shù)碼顯示由MC14433的位選信號(hào)DS1～DS4通過(guò)達(dá)林頓陣列MC1413來(lái)驅(qū)動(dòng)，并由MC14433的 DSQ2端來(lái)控制“＋”、“－”溫度的顯示。當(dāng)DS1＝1，Q2＝1時(shí)，顯示為正；Q2＝0時(shí)，顯示為負(fù)。圖6 A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)碼顯示電路框圖 2）用ICL7106來(lái)實(shí)現(xiàn)　　采用ICL7106的A／D轉(zhuǎn)換及LCD顯示電路框圖如圖7所示。其中，ICL7106是3位半顯示的A／D轉(zhuǎn)換電路，它內(nèi)含液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路，可用來(lái)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換和LCD顯示驅(qū)動(dòng)。第四章 硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)要控制的對(duì)象為這樣一個(gè)規(guī)模的溫室。溫室結(jié)構(gòu)的參數(shù)為：，檐高3m，長(zhǎng)為20m，地面面積為130平方M。要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是，使薄膜溫室的溫度保持在20℃——30℃之間，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)溫度值是可設(shè)定的。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。本系統(tǒng)由單片機(jī)小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、WP型溫室加熱器、降溫模塊、按鍵以及顯示模塊六個(gè)部分組成。通過(guò)按鍵設(shè)定溫度值，設(shè)定的溫度值和采集的溫度值都可以通過(guò)LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度大時(shí)，通過(guò)加熱器加熱