【正文】 人機通道輸入的信號等。Single Chip Microputer。在本系統(tǒng)中，溫度調(diào)節(jié)模塊利用電子負載的恒流特性大大縮短了加熱時間；通過加熱與降溫的相互調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了溫度的精確控制。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日數(shù)字恒溫式加熱器的研制摘 要隨著越來越多高新科技的推廣與普及,溫度測控已成為工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。分類號： U D C：10621408(2010)27170密 級：公 開 編 號：2006031159成都信息工程學(xué)院學(xué)位論文數(shù)字恒溫式加熱器的研制論文作者姓名：申請學(xué)位專業(yè)：申請學(xué)位類別：指導(dǎo)教師姓名（職稱）：論文提交日期：畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本文設(shè)計了一種以STC89C52單片機、DS18B20溫度傳感器和OP07運算放大器為核心的數(shù)字式恒溫加熱器。相對眾多溫控系統(tǒng)而言，數(shù)字恒溫加熱器以其對溫度的精確測量、快速控制等優(yōu)點，必將在未來的生產(chǎn)生活中得到更加美好的發(fā)展前景。 electronic load目 錄論文總頁數(shù)：32頁1 引言 12 系統(tǒng)設(shè)計基本方案 1 控制器模塊設(shè)計方案 3 STC89C52單片機簡介 3 復(fù)位電路 4 時鐘(晶振)電路 5 溫度調(diào)節(jié)裝置模塊設(shè)計方案 5 控制加熱和降溫電路 6 電子負載加熱電路 7 溫度采集模塊設(shè)計方案 11 DS18B20結(jié)構(gòu)及引腳功能說明 11 DS18B20 初始化和讀/寫時序 12 溫度轉(zhuǎn)換算法及分析 13 DSl8B20工作過程中的協(xié)議 13 DS18B20 溫度采集電路圖 14 系統(tǒng)總體電路設(shè)計 143 應(yīng)用的相關(guān)軟件 15 Keil C51編輯軟件 15 Protel 99SE 電路板設(shè)計軟件 15 Proteus軟件 164 系統(tǒng)程序的設(shè)計 16 程序結(jié)構(gòu)框圖 16 主程序流程圖 17 DS18B20模版程序 185 樣機制作 18 PCB板制作 18 測試樣機 19 測試環(huán)境 19 測試方法 20 測試結(jié)果 20 測試分析 20 測試結(jié)論 20結(jié) 論 21致 謝 23聲 明 24附錄A. 材料清單 25附錄B. 源程序 261 引言隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。 DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進型智能溫度傳感器。空氣溫度在我們的環(huán)境影響很大的，因而空氣溫度不論是對于我們的生活還是工業(yè)生產(chǎn)都有著重要的意義。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，溫控制系統(tǒng)設(shè)計的方法越來越多也越來越完善。單片機可將溫度傳感器檢測到的空氣溫度模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，顯示于顯示器上。后向通道是單片機實現(xiàn)控制運算處理后，對被控對象的輸出通道接口輸出高、低電平。確定單片機控制系統(tǒng)總體方案是進行系統(tǒng)設(shè)計最關(guān)鍵的一步，總體方案的好壞直接影響整個控制系統(tǒng)的性能及實施細則，其設(shè)計主要是根據(jù)被控對象的任務(wù)及工藝要求而確定。STC89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8K的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準的MCS51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大。STC89C52有40條引腳。(3) I/O引腳—~AD7: 一組8位漏極開路型雙向I/O口，也是地址/總線復(fù)用口?！獈A15: 一組內(nèi)部帶上拉電阻的8位準雙向I/O口，可驅(qū)動4個TTL門電路。(4) 控制線引腳RST: 復(fù)位端。 復(fù)位電路RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。本次設(shè)計中采用按鍵復(fù)位的方法進行復(fù)位操作。 時鐘(晶振)電路時鐘電路對單片機系統(tǒng)而言是必需的。圖24 時鐘電路內(nèi)部方式：在XTAL1和XTAL2端外接石英晶體作定時元件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時鐘。 溫度調(diào)節(jié)裝置模塊設(shè)計方案經(jīng)過多次思考關(guān)于加熱的方式時，我們借鑒了精確加熱設(shè)計理念，但又不同于傳統(tǒng)的采用DA轉(zhuǎn)換，我們采用了幾個電阻分壓的方式來給加熱電路提供不同電壓，本設(shè)計使用電子負載電路進行加熱，控制電子輸入端的電壓即可以控制加熱的速度。采用繼電器控制，使用繼電器可以通過較高的電壓和電流，在正常條件下，工作十分可靠。 電子負載加熱電路電子負載具有廣泛用途，它可模擬純阻負載的全部功能，其端口符合歐姆定律，可用于電子穩(wěn)定電源的穩(wěn)定性，瞬態(tài)特性及輸出參數(shù)的測試：也可用于電容器，蓄電池充放電過程的參數(shù)測試及功率元器件的參數(shù)測試等，具有完善的保護功能，其性能和功能是傳統(tǒng)的滑線電阻器所不能比擬的，該產(chǎn)品可廣泛用于電子、化工、科研生產(chǎn)、計量、教學(xué)等各個領(lǐng)域。如給定VREF 為10MV，R3 歐時電路恒流為1A，改變VREF 可改變恒流值，VREF 可用電位器調(diào)節(jié)輸入或用DAC芯片由MCU 控制輸入，采用電位器可手動調(diào)節(jié)輸出電流。在本次設(shè)計我們運用了型號為IRF540，在此電路中起電壓控制的作用，通過IRF540的柵極的控制來通過壓降來使其產(chǎn)生熱量，但是由于壓降太大容易遭成在同一電源下不能正常工作，從而要在外界加以格外的直流電源為其提供12v電源和1A的電流。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為177。3) 低失調(diào)電壓漂移： ℃ 。1NA；6) 高的共模抑制比—126dB；7) 寬的共模輸入電壓范圍—177。(三) 電壓跟隨器簡介電壓跟隨器，顧名思義，就是輸出電壓與輸入電壓大小是相同的，就是說，電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)小于且接近1。因為，電壓放大器的輸出阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級的輸入阻抗比較小，那么信號就會有相當?shù)牟糠謸p耗在前級的輸出電阻中。 電壓跟隨器的另外一個作用就是隔離，在HIFI音響電路中，關(guān)于負反饋的爭議已經(jīng)很久了，其實，如果真的沒有負反饋的作用，相信絕大多數(shù)的放大電路是不能很好的工作的。(四) 同比例放大電路簡單分析同比例放大電路如圖28。：如圖29 加熱模塊電路 溫度采集模塊設(shè)計方案本設(shè)計溫度信號為模擬信號，要對溫度進行控制和顯示，所以要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。DS18B20的信息僅需要一根接口線（單線接口）讀寫，因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。以上特點使DS18B20非常適用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。 當DSI8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。DSI8B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與TH做比較，若TTH或TTL，則將該器件內(nèi)的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。（1）讀流程時序?qū)τ贒S18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。 DSl8B20工作過程中的協(xié)議初始化 → ROM操作命令 → 存儲器操作命令 → 處理數(shù)據(jù)（1）初始化 單總線上的所有處理均從初始化開始（2）ROM操作命令　 總線主機檢測到DSl8B20的存在，便可以發(fā)出ROM操作命令，這些命令如表23所示。圖211 DS18B20溫度采集電路 系統(tǒng)總體電路設(shè)計圖212 系統(tǒng)總的原理圖3 應(yīng)用的相關(guān)軟件 Keil C51編輯軟件Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Protel 99SE 由兩大部分組成：電路原理圖設(shè)計（Advanced Schematic）和多層印刷電路板設(shè) 計（Advanced PCB）。 該軟件的特點： ① 全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。 4 系統(tǒng)程序的設(shè)計 程序結(jié)構(gòu)框圖主程序調(diào)用了5個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、繼電器控制程序。繼電器控制程序：控制繼電器動作。按下SW2進入溫度控制點遞增的程序、按下SW3進入溫度控制點遞減的程序。繼電器動作后，程序回到顯示當前程序，并開始循環(huán)，功能如圖42。再發(fā)起跳過ROM匹配操作命令，然后讀暫存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出，并轉(zhuǎn)為顯示碼，送到數(shù)碼管顯示。根據(jù)原理圖212和圖29，選擇每個電子元件合適的封裝，然后把握盡量不相交以避免跳線的布線原則，不斷嘗試改變每個電子元件的位置，做出比較科學(xué)的布線圖，所布PCB板如圖51所示。電路板的焊接過程中，要邊焊接邊對焊點和元件進行監(jiān)測，以防止出現(xiàn)虛焊、短路、斷路等情況。 b) 對實際盒子內(nèi)的溫度控制，可采用功率較大的功率電阻，并且通過風扇對盒內(nèi)溫度進行充分攪和與降溫的處理，使溫度傳