【正文】 片機(jī)顯示的溫度值通過(guò)RS485通信送到上位計(jì)算機(jī)顯示?？傮w框圖如圖21所示。圖21總體框圖1. 溫度測(cè)控系統(tǒng)的總體構(gòu)成圖22溫度測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 圖22為溫度測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，系統(tǒng)主要由單片機(jī)測(cè)控平臺(tái)、溫度檢測(cè)及變換電路、鍵盤(pán)和顯示器、變頻器、電磁閥、通訊電路、測(cè)控制軟件組成，采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，組建方式靈活，具有良好的擴(kuò)展性。2．性能特點(diǎn) (1)可靠性高 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)系統(tǒng)可靠性作了充分的討論，同時(shí)采取了相應(yīng)的解決措施，接個(gè)系統(tǒng)的可靠性提高，使運(yùn)行安全、可靠。 (2)控制精度高由于通過(guò)對(duì)庫(kù)房溫度分布進(jìn)行分析，找出最佳測(cè)量點(diǎn)，在電路設(shè)計(jì)方案上我們采用了開(kāi)關(guān)量粗控和模擬量精控二者聯(lián)級(jí)控制以提高精確度，在硬件上采用了高精度的溫度傳感器和性能良好的集成芯片。使溫度精度進(jìn)一步提高，足以滿足用戶對(duì)溫度控制的要求。(3)可控點(diǎn)多，擴(kuò)展性能良好采用兩點(diǎn)取平均測(cè)量方法，克服了在以往溫度控制中，只能單點(diǎn)測(cè)量某一區(qū)域的實(shí)際溫度，出現(xiàn)偏差的現(xiàn)象，能夠?qū)?kù)房的不同位置進(jìn)行測(cè)量，了解整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)控，具有較強(qiáng)的合理性，同時(shí)具有良好的擴(kuò)展性能，可以很方便的擴(kuò)展到多回路。 單片機(jī)溫度測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 圖23為單片機(jī)溫度測(cè)控系統(tǒng)的組成框圖，它由傳感器、多路選擇開(kāi)關(guān)、放大電路、A／D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、鍵盤(pán)控制、顯示器等部分所組成。圖23單片機(jī)溫度測(cè)控框圖 溫度測(cè)控系統(tǒng)采用8位AT89C52單片機(jī)作為控制核心，兩路溫度傳感器熱電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)8通道模擬多路開(kāi)關(guān)CD4051送入放大電路，8路通道模擬開(kāi)關(guān)由單片機(jī)進(jìn)行兩個(gè)回路的選通，溫度信號(hào)經(jīng)集成運(yùn)算放大器OP07與CD4051組成的放大電路進(jìn)行放大，然后進(jìn)入雙積分電路l4位A／D轉(zhuǎn)換器ICL7135進(jìn)行轉(zhuǎn)換，單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，將結(jié)果運(yùn)算后送入顯示區(qū)，顯示其平均溫度，通過(guò)4個(gè)按鍵輸入設(shè)定溫度并進(jìn)行顯示，在單片機(jī)內(nèi)讀取測(cè)量溫度和設(shè)定溫度，進(jìn)行誤差計(jì)算和PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變換為模擬量，輸入變頻器實(shí)現(xiàn)控制，調(diào)節(jié)庫(kù)房溫度。同時(shí)單片機(jī)還根據(jù)上下限設(shè)定值輸出信號(hào)給控制電路以驅(qū)動(dòng)電磁閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝器的液體回路通斷控制，起到壓縮機(jī)的制冷量并聯(lián)運(yùn)用和隔離作用。 單片機(jī)的選擇 目前，市場(chǎng)上以MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用最廣，配合其生產(chǎn)的芯片也最多。而且51系列已能完成本設(shè)計(jì)所需要求，價(jià)格較低，所以本設(shè)計(jì)選用51系列單片機(jī)AT89C52作為核心芯片。 兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)的AT89C52單片機(jī)是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8K bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的89C52單片機(jī)可為您提供許多高性低比的系統(tǒng)控制應(yīng)用領(lǐng)域。 其主要功能特性如下：★兼容MCS51指令系統(tǒng)★8k可反復(fù)擦寫(xiě)(1000次)Fkbh ROM★32個(gè)雙向I/O口★256X 8bit內(nèi)部RAM★3個(gè)l6位可編程定時(shí)／計(jì)數(shù)器中斷★鐘頻率0～24MHz★2個(gè)串行中斷★可編程UART串行通道★2個(gè)外部中斷源★共6個(gè)中斷源★2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線★3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式熱敏電阻的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì) 價(jià)格毫無(wú)疑問(wèn)，在大多數(shù)情況下，就單個(gè)組件進(jìn)行比較，熱敏電阻的價(jià)格低于IC溫度傳感器。但為了將熱敏電阻的阻值轉(zhuǎn)換成電壓值，需要一個(gè)精度為1％的上拉電阻，以便獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)。如果需要以數(shù)字方式讀出熱敏電阻的值，必須再加用帶有不同接口(如I2C或SPI)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 。對(duì)于模擬輸出的IC溫度傳感器，單獨(dú)一顆芯片即可讀出電壓值，不需外加器件。而對(duì)于需要數(shù)字化的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，我們能很容易的找到具備不同輸出接口的單芯片數(shù)字IC溫度傳感器。以整體系統(tǒng)價(jià)格來(lái)說(shuō)，IC溫度傳感器并不一定較高。 另一方面，隨著工藝的改進(jìn)，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體最近宣布了全球最低成本的模擬溫度傳感器LM19，其價(jià)格可與熱敏電阻相媲美。 各種各樣的封裝如果就傳感器無(wú)法安裝在電路板上的情況而論，熱敏電阻具有優(yōu)勢(shì)，但僅限于這種情況。如果傳感器需要安裝在電路板上，則沒(méi)有差別，甚至當(dāng)采用具有良好導(dǎo)熱性能的LLP封裝的IC溫度傳感器，如LM20或LM74時(shí)，則能獲得更準(zhǔn)確的讀數(shù)。 精度 在這點(diǎn)上的爭(zhēng)論取決于它的用途。在小范圍內(nèi)測(cè)量溫度，例如體溫計(jì)，熱敏電阻具備輸出微調(diào)能力，配合精確的外加線路，可以得到精確的讀數(shù)。由于安裝在電路板上受到的限制，IC溫度傳感器可能因無(wú)法直接碰觸測(cè)量物，精度會(huì)有所影響。但是如果在一個(gè)允許在電路板上測(cè)量溫度，而且范圍較大的應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)，IC溫度傳感器比熱敏電阻更精確。 另一方面，使用熱敏電阻時(shí)為了達(dá)到一致的精度，需要對(duì)每批熱敏電阻或每顆熱敏電阻進(jìn)行調(diào)校。然而IC溫度傳感器在出廠時(shí)即完成測(cè)試，保持了系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)的穩(wěn)定性。 溫度讀取誤差的來(lái)源 讀取網(wǎng)絡(luò)和功耗 熱敏電阻是一個(gè)電阻隨著溫度變化的器件。通常設(shè)計(jì)人員需要建立一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)以把電阻變化轉(zhuǎn)化成電壓變化。 位于上部的電阻是讀取數(shù)據(jù)的第一個(gè)誤差來(lái)源。如果你想讀取一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)果，那幺，上部電阻的精度必須不低于1％。同樣，上部電阻的阻值將影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的線性度和功耗。 與熱敏電阻相比較，IC溫度傳感器更易于使用。IC溫度傳感器中有三個(gè)引腳，分別是Vcc、GND和Vout。一般而言，Vout與溫度呈線性關(guān)系，而CMOS工藝能最大程度地降低功耗。再者 ，IC溫度傳感器一般都可承受一定范圍的Vcc變化而不影響輸出值。(例如圖2的 LM20 ) 線性度 如讀取網(wǎng)絡(luò)中所示，線性度是造成溫度讀取誤差的另一個(gè)因素，特別是當(dāng)溫度讀數(shù)的范圍較寬時(shí)。因而熱敏電阻在完成數(shù)字化過(guò)程后總是需要一個(gè)查閱表，或增加一些模擬電路，以對(duì)線性度進(jìn)行補(bǔ)償，這再次增加了成本。 IC溫度傳感器以線性方式指示溫度，而且不需要進(jìn)行線性度補(bǔ)償。 圖3是熱敏電阻與IC溫度傳感器響應(yīng)性能的示例。 數(shù)字化誤差 為了讀出數(shù)字世界中的溫度值，我們需要用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。在這一過(guò)程中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的線性誤差、量化誤差、偏移誤差、PSRR誤差與溫度的關(guān)系也將造成整體系統(tǒng)的溫度讀取誤差。 因此，如果設(shè)計(jì)人員認(rèn)為最終系統(tǒng)的全部參數(shù)和誤差都依賴于多個(gè)因素，那么設(shè)計(jì)工作將大為復(fù)雜。我們可能還需要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)。 IC數(shù)字溫度傳感器將傳感器和數(shù)字化功能集成在一塊芯片內(nèi)。這種芯片的數(shù)字輸出級(jí)在最后出廠前都經(jīng)過(guò)測(cè)試，以排除一切誤差來(lái)源。整塊芯片的精度得到了保證，因而非常容易即行采用。例如，LM92的技術(shù)規(guī)格為30℃℃。這時(shí)，你可以立即從I2C總線獲得準(zhǔn)確的數(shù)字讀數(shù)而無(wú)須校準(zhǔn)！ ／D轉(zhuǎn)換器的選擇A／D轉(zhuǎn)換我們采用ICL7135芯片，它是采用CMOS工藝制作的單片4 1／2位A／D轉(zhuǎn)換器，只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)動(dòng)器及電阻電容等元件，就可組成一個(gè)滿量程為2V的數(shù)字電壓表． ICL 7135主要特點(diǎn)如下：在每次A／D轉(zhuǎn)換前，內(nèi)部電路都自動(dòng)進(jìn)行調(diào)零操作。在177。2000字(2V滿量程)范圍內(nèi)，保證轉(zhuǎn)換精度177。1字。具有自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能。輸出電流典型值IPA。所有輸出端和rIL電路相容。有過(guò)量程(oR)和欠量程CUR)標(biāo)志信號(hào)輸出，可用作自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)．輸出為動(dòng)態(tài)掃描BCD碼。8對(duì)外提供六個(gè)輸入，輸出控制信號(hào)(WH，BU