【正文】 圖 38 比例積分電路圖 12J1R1R E S 2R4R E S 2R2R E S 2R3R E S 212348U 1 AA D 8 0 7 256784U 1 BA D 8 0 7 2C1C A P∑ 12J2沈 陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 20 比例運(yùn)算電路由電阻 R1， R2 和運(yùn)算放大器組成 ， 理想情況下 ， 輸入輸出關(guān)系可由下式表示： （ 34） 其傳遞函數(shù)關(guān)系為 （ 35） 在實(shí)際的電路中 ， R1 是 由 連續(xù)可調(diào)電阻加上固定電阻構(gòu)成 ， 因此可以實(shí)現(xiàn)Kp 能夠在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào) 。只需要比例積分環(huán)節(jié)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)控制 [30]。但是其缺點(diǎn)是反應(yīng)速度慢。用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的連續(xù)控制。它是典型的珀?duì)柼?yīng) 器件 ， 其利用 N 型半 導(dǎo)體 與 P 型半導(dǎo)體的熱量傳遞造成溫度差 ， 用來(lái)升高溫度或者降低溫度 [11]。 為了 使 半導(dǎo)體制冷器 （ TEC） 能夠正常 運(yùn)行 ， 必須保證 單電源 驅(qū)動(dòng)電路 不僅 能夠提供足夠大的功率 ， 而且還能改變方向 。其中 32 個(gè)雙向 I/O口 ， 含有 2 個(gè)中斷源 ， 3 個(gè)十六位可編寫(xiě)計(jì)數(shù)器 ， 其中 P3 口可作為第二功能引腳實(shí)現(xiàn)其他功能。再考慮成本時(shí) ， 由于本系統(tǒng)是適用于花房、糧倉(cāng)等不需要運(yùn)算速度特別快。 圖 晶振電路 無(wú)線控制接收發(fā)射器 nRF401 作為 單芯片 RF 收 發(fā)機(jī) ， 設(shè)計(jì)的工作頻段在 433MHz ISM。 本章小結(jié) 針對(duì)設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)的目的 ， 對(duì)各部分所需的 硬件進(jìn)行選擇 ， 分析其經(jīng)濟(jì)效益 ， 選擇最合適的器件用來(lái)進(jìn)行硬件電路圖的繪制。本系統(tǒng)采用 3 位數(shù)碼管 動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前溫度。 nRF401 的外圍元件很少 ， 僅 10 個(gè)左右。 (2) 收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量 芯片外圍元器件的數(shù)量直接關(guān)系到系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本 ， 因此應(yīng)該選擇外圍元件少的收發(fā)芯片。為了避免多個(gè)傳感器同時(shí)測(cè)溫時(shí)有重疊的現(xiàn)象 ， MAX6575 提供了“ L”和“ H”兩種型號(hào)的傳感器 ， 它們的使用方法相同 ， 而且每一種型號(hào)的傳感器又可以通過(guò)時(shí)間選擇引腳。 LM74 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為 12 位外加符號(hào)位 ， 因此在其有效工作范圍內(nèi)可達(dá) ℃的分辨率 ，沈 陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 9 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 425ms。測(cè)溫范圍為55℃ ~+125℃ ， 具有 10 位數(shù)字輸出溫度值 ， 分辨率為 ℃ ， 精度為177。 對(duì)于不要求高速的一般的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng) ， 采用 DSP 是不經(jīng)濟(jì)的方沈 陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 8 案。 單片機(jī)是把微型機(jī)的主要部分集中在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)。使用該種方案無(wú)線通訊接口與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。也存在著只能視距傳輸、移動(dòng)時(shí)不能傳輸、LED 易磨損等缺點(diǎn)。數(shù)字式傳感器具有高的測(cè)量精度和分辨率 ， 穩(wěn)定性好 ， 信號(hào)易于處理、傳送和自動(dòng)控制 ， 便于動(dòng)態(tài)及多路測(cè)量 ， 讀數(shù)直觀 ， 安裝方便 ，維護(hù)簡(jiǎn)單 ， 工作可靠性高。但是模擬傳感器的模擬信號(hào)需要先經(jīng)過(guò)取樣、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路處理 ， 再將 轉(zhuǎn)換得到的表示溫濕度值的數(shù)字信號(hào)交由微處理器或 DSP 處理。因此 ，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案應(yīng)在滿足系統(tǒng)整體性能指標(biāo)的前提下 ， 充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境 ， 所選的結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn) ， 器件的選用要著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗、低廉的成本以及較好的互換性能。例如 ， 采用 DS1629 型單線智能溫度傳感器增加了實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘（ RTC） ， 使其功能更加完善。類(lèi)似美國(guó) DALLAS 公司推出的數(shù)字測(cè)溫芯片 DS18B20層出不窮 ， 國(guó)內(nèi)外的研究在這方面的研究也趨近完善 [13]。 Nordic 公司等公司已成功推出 nRF401 芯片 ， 全球開(kāi)發(fā) ISM 頻段免許可證使用。以上諸多方面的發(fā)展使移動(dòng)通信設(shè)備更加靈巧、經(jīng)濟(jì)、可靠。設(shè)計(jì)的 LED 數(shù)字顯示當(dāng)前的 溫度 ， 數(shù)值精確度為小數(shù)點(diǎn)一位。例如 ， 發(fā)電廠中鍋爐的溫度只能控制在我們需要的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的條件是適當(dāng)?shù)臏囟认?；煉油過(guò)程中 ， 原油的提煉也是在溫度和壓力不同的條件下提煉出汽油、柴油、煤油等。因此 ， 智能化溫度控制技術(shù)的研究有較大的研究意義。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲 得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà) 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類(lèi)課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 指導(dǎo)教師評(píng) 閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫(xiě)（設(shè)計(jì)）過(guò)程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的 指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”） 評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 I 教研室（或答辯小組）及 教學(xué)系意見(jiàn) II 教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)： 一、答辯過(guò)程 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見(jiàn)解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評(píng)定成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見(jiàn)： 系主任： （簽名） 年 月 日 III 摘 要 溫度對(duì)日常的生活影響極大且無(wú)時(shí)不在 ， 實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制對(duì)生活乃至生產(chǎn)發(fā)展都具有重要的意義。尤其近年來(lái) ， 在我們生活得各個(gè)領(lǐng)域溫度控制系統(tǒng)都取得了廣泛的應(yīng)用 ， 可是溫度控制領(lǐng)域卻一直沒(méi)有得到很好的開(kāi) 發(fā) ， 針對(duì)這種情況 ， 設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單適用的溫度控制系統(tǒng) ， 具備普遍的使用前景與實(shí)際意義。 溫度控制系統(tǒng)的目的 設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)具體的內(nèi)容有：當(dāng)給定的溫度處于最低狀態(tài)時(shí) ， 控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)半導(dǎo)體制冷器器用來(lái)給環(huán)境加溫 ， 當(dāng)溫度緩慢上升并超過(guò)設(shè)定的下限值時(shí) ， 溫控系統(tǒng)停 止加溫；當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定的溫度上限值時(shí) ， 報(bào)警器報(bào)警 ， 同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)半導(dǎo)體制冷器給系統(tǒng)降溫 ， 使溫度降落到上限溫度以下。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步 ， 人們?yōu)榱藢⑷祟?lèi)從繁重、危險(xiǎn)的 工作環(huán)境中解脫出來(lái) ， 對(duì)已經(jīng)有的技術(shù)運(yùn)用到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域。與目前已經(jīng)具備相當(dāng)規(guī)模的無(wú)線長(zhǎng)距離通信網(wǎng)絡(luò) (如蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng) )相比 ， 短距離無(wú)線通信系統(tǒng)在基本結(jié)構(gòu)、服務(wù)范圍、應(yīng)用層次及通信業(yè)務(wù) (數(shù)據(jù)、話音 )上 ， 均有很大的不同。接收時(shí) ， 工作電流只有 ， 多種低功率工作模 式 (掉電模式和空閑模式 )使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。C。 本章小結(jié) 本系統(tǒng)介紹的設(shè)計(jì)是用于日常生活較常用的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的無(wú)線控制 ，沈 陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 4 可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前溫度的測(cè)量并顯示當(dāng)前的溫度值 ， 同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)需求溫度的調(diào)節(jié)。同時(shí)單片機(jī)發(fā)出指令給半導(dǎo)體制冷加熱器件調(diào)整溫度。 采用具有直接數(shù)字量 輸出的傳感器能夠避免上述問(wèn)題。但是藍(lán)牙設(shè)備價(jià)格昂貴 ， 通訊距離近 ， 藍(lán)牙 RF 定義了三種功率等級(jí)（ 100mw、 25mw 和 1 mw） ，當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備功率為 1 mw 時(shí) ， 其發(fā) 射范圍一般為 10m[19]。新一代短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具有體積小、功耗低、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) ， 而且開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單快速 ， 可以方便地嵌入到各種設(shè)備中 ， 實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的無(wú)線連接 ， 因此 ， 較適合搭建小型網(wǎng)絡(luò) ， 在工業(yè)、民用領(lǐng)域得 到較為廣泛的應(yīng)用 [20]。根據(jù)微處理器的不同 ， 專(zhuān)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為 DSP 應(yīng)用系統(tǒng)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) [21,22]。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)正在被各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用 [23,24]。目前在數(shù)字溫度傳感器中采用的串行總線主要有 Philips 公司的 I2C 總線 ，Motorola 公司的 SPI 總線 ， National Semiconductor 公司的 Microwireplus 總線 ， Dallas Semiconductor 公司的 1Wire 總