【正文】 可控脈沖 脈寬調制信號由 來控制可控硅的通斷。模擬電路還有可能嚴重發(fā)熱，其功耗相對于工作元 件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預先確定的可能取值集合之內，例如在 {0V, 5V}這一集合中取值。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的，除了 PWM型，還有 PFM型和 PWM、 PFM混合型。 LED靜態(tài)顯示由于使用的元器件較少，在數(shù)碼管顯示器較多的場合，電路顯得煩瑣，為了簡化線路，減低成本，本系統(tǒng)選用的是動態(tài)掃描顯示方式。 LED數(shù)碼管 主要用來顯示數(shù)字及少數(shù)字母和符號， LED點陣顯示器可顯示數(shù)字、字母、漢子和圖形等。 P1 端口可以作為普通 I/O 口使用，同時 、 、 ～ 還具備特殊功能，如表 所示。 ?？飘厴I(yè)設計說明書（論文） 第 9 頁 共 36 頁 溫度 數(shù)據(jù)（二進制） 數(shù)據(jù)（十六進制） +125 0000 0000 1111 1010 00FAH +25 0000 0000 0011 0010 0032H + 0000 0000 0000 0001 0001H 0 0000 0000 0000 0000 0000H + 1111 1111 1111 1111 FFFFH 25 1111 1111 1100 1110 FFCEH 55 1111 1111 1001 0010 FF92H 表 DS18B20 數(shù)值和溫度的關系 因房間環(huán)境溫度不能出現(xiàn)負溫情況，因此本系統(tǒng)不考慮負溫情況，這樣，在硬件選取上可以考慮選用商業(yè)級器件，不必要選用工業(yè)級器件，可以大幅度降低成本。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感器元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內。三位數(shù)碼管及時顯示溫度，精確到小數(shù)點后一位。顯然，控制電壓 Uk 越大，則導通的周波數(shù)就越多，輸出的功率也就越大，電阻爐的溫度也就越高，反之，電阻爐的溫度就越低。 ?？飘厴I(yè)設計說明書（論文） 第 4 頁 共 36 頁 2 系統(tǒng)總體方案設計 方案論證 方案一： 本課題的初步設計方案是通過控制調功電路的導通比，來實現(xiàn)對被調對象的控制，由圖 1 可見，負載是加熱器件，而過零觸發(fā)電路是由鋸齒波發(fā)生，信號綜合，直流開關，同步電壓與過零脈沖輸出 5 個環(huán)節(jié)組成。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。缺點是：測量起來困難 ,難于實現(xiàn)較高的精度，工藝比較復雜 ,且造價高，推廣應用有一定困難。熱點偶傳感器是工業(yè)測量中應用最廣泛的一種溫度傳感器，它 與被測對象直接接觸，不受中間介質的影響，具有較高的精度；測量范圍廣，可從50℃～ 1600℃進行連續(xù)測量，特殊的熱電偶如金 ,鐵 ,鎳 ,鉻最低可測到 269℃ ，鎢 ,錸最高可達 2800℃ 。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、集成化、智能化及網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。 溫度傳感器技術 傳感器技術是現(xiàn)代信息技術的主要內容之一，信息技術包括計算機技術、通信技術和傳感器技術。 80 年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。針對這種實際情況，設計一個溫度控制系統(tǒng)具有廣泛的應用前景與意義。 溫度檢測模塊是將 DS18B20 溫度傳感器對溫度進行測量所傳出的數(shù)字信號利用單片機進行讀取和處理；溫度顯示模塊 用四位 LED 數(shù)碼管顯示，溫度顯示的精度為 度；溫度設定模塊用三個按鍵進行房間標準溫度值的輸入；溫度控制是根據(jù)房間的實際溫度與設定的標準溫度之間的差值來調節(jié)可變脈寬 （ PWM）的寬度，從而控制可控硅的導通或截止的時間實現(xiàn)系統(tǒng)的恒溫控制。建議成績評定為 ，可以提交答辯。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學反應過程都與溫度密相關，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務。針對這一問題， 本系統(tǒng)設計的目的是實現(xiàn)可以根據(jù)設定溫度進行自行調節(jié)的系統(tǒng)，它應用廣泛，功能強大，小巧美觀，便于攜帶，是一款既實用又廉價的控制系統(tǒng)。我國溫度測控設施計算機應用，在總體上正從消化吸收、簡單應用階段向實用化、綜合性應用階段過渡和發(fā)展。如果沒有傳感器對原始參數(shù)進行精確可靠 地測量，那么無論是信號轉換或信息處理，或者最佳數(shù)據(jù)的顯示和控制都將無法實現(xiàn)。常用的是輻射熱交換原理。 （ 3）光纖傳感器。 （ 5）智能溫度傳感器。其中，比較有代表性的數(shù)字溫度傳感器有DS18B MAX657 DS172 MAX6635 等。 （ 4） 過零脈沖的輸出，由同步變壓器 TB，整流橋 D1 及 R10， R11 組成一削波同步電源，這個電源與直流開關的輸出電壓共同去控制 V4 與 V5。本方案設計成本低，具有具有較高的可靠性，對于系統(tǒng)動態(tài)性能與穩(wěn)定要求不是很高的場合非常的合適。 ?？飘厴I(yè)設計說明書（論文） 第 7 頁 共 36 頁 3 系統(tǒng)硬件電 路設計 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA4D a t e : 13 M a y 20xx S he e t o f F i l e : G : \楊陽 \新建文件夾 \ B A C K U P ~ D B D r a w n B y:C130p FC230p FY1R1220R2220R3220R4220R5220R6220R7220R8220R9R 10R 11R 12S2S3S1V C CR 13V C CR 14Q5R 15R 161kR 17S4R 201KC110u FR 2110KV C CR 18Q6R 19220RV C CDR E S 12 2 0 VGND1DQ2V C C3D S 18B 20Q1P N PQ2P N PQ3P N PQ4P N PA1A2A3A4A1 A2 A3 A4O P T OV C CB1234567abcdefg8dpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpSEG19SEG210SEG311SEG412DSD1D2D3D4D5D6D7D8D1D2D3D4D5D6D7D8E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10P 3030A T 89C 51BV C C 圖 電路硬件圖 此方案 以 AT89C51 為核心，通過 DS18B20 檢測房間溫度，將信號傳輸至單片機，用四位 LED 數(shù)碼管顯示溫度，同時通過將檢測的溫度與標準設定溫度的偏差來控制電阻絲通斷時間的長短，從而達到恒溫控制的目的。當單總線上所掛DS18B20 超過 8 個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。 管腳 管腳定義 說明 8 腳 SOIC 3 腳 PR35 2 1 GND 地 1 2 I|O 數(shù)據(jù)輸入端 8 3 VCC 電源 3 4 5 6 7 NC 空腳 表 DS18B20 管腳排列 圖 DS18B20 溫度值表示方法 D9為符號位， 0 表示正， 1 表示負，高字節(jié)的其他位（ D10～ D15）是以符號位的擴展位表示的； D0～ D8 為數(shù)據(jù)位，以二進制補碼表示。 AT89C51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷， 2個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內時鐘振蕩器。單片機與控制電路共用一個外部時鐘，采用片內存儲器，設有上電復位功能。靜態(tài)顯方式程序非常簡單，占用 CPU時間資源很少，只是在顯示字符改變時調用一下顯示程序。反之脈沖寬度變窄（占空比減小）時，雙向可控硅的導通時間縮短，電阻絲的加熱時間縮短使得溫度降低。 模擬信號的值可以連續(xù)變化，其時間和幅度的分辨率都沒有限制。 盡管模擬控制看起來可能直觀而簡單，但它并不總是非常經(jīng)濟或可行的。它的產(chǎn)生將定時計數(shù)器設定在 10ms定時，后通過寄存器 R3來控制脈寬調制信號的周期，本課題只是達到一種模擬的效果，在精確上沒有過高的要求，因此將 1s周期分成 100等份，即設定定時器的定時為 10ms，R3中啟動定時器的次數(shù) 100。噪聲只有在強到足以將邏輯 1 改變?yōu)檫壿?0 或將邏輯 0 改變?yōu)檫壿?1 時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。 。確認單片機正常之后就可以通過仿真器連接用戶板進行調試。通過分析，當對浮點數(shù)求平均處理時，遇到同一時刻兩個傳感頭采集的溫度相差不大，使 ℃ 時求出平均溫度變?yōu)? ℃ 為了解該數(shù)據(jù)是否真實，可采用一個高精度的數(shù)字溫度計測試，發(fā)現(xiàn)讀出的值與其基本一致，由此推斷如果在同一時間增加采集溫度的個數(shù)，則可以進一步提高溫度的精度。因為次程序只用到片內程序存儲器，所以在程序執(zhí)行時一定要把管腳接的，這樣程序才能只執(zhí)行片內的，不然程序會亂跳，從而導致程序執(zhí)行不穩(wěn)定。 通過這次畢業(yè)設計我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了，才能夠將課本知識與實踐相整合，理論知識服務于教學實踐，以增強自己的動手能力。 經(jīng)過這次畢業(yè)設計，使我覺得不論從理論知識還是從實際操縱中都學到了不少知識，我想歸納起來，主要有以下四個方面： （ 1） 經(jīng)過這次畢業(yè)設計，它讓我接觸更多平時沒接觸的科學儀器設備、元器件以及獲得相關的儀器調試經(jīng)驗，同時我也發(fā)現(xiàn)自己在這方面很多不足之處。可以說這次畢業(yè)設計是對所學知識的一次運用和檢閱，同時對自學能力提出很高的要求，所以平時的學習離開思考，就是嚴重的錯誤，我們學習不應該有偏科現(xiàn)象，各方面知識都要接觸，這樣做才能為畢業(yè)設計打下 基石。LCALL TM_DISP MOV R4,120 DJNZ R4,$ TS4: SETB DQ RET DELAY8ms: MOV R6,2H KL1: MOV R7,80H KL2: DJNZ R7,KL2 DJNZ R6,KL1 RET GET_TM: SETB DQ S1: LCALL INI_18B20 JB FLAG,S2 SJMP S1 S2: MOV R4,10H DJNZ R4,$ MOV A,0CCH LCALL WR_18B20 MOV A,44H LCALL WR_18B20 MOV R4,0ffH S3: LCALL TM_DISP DJNZ R4,S3 S4: LCALL INI_18B20 JB FLAG,S5 SJMP S4 S5: MOV A,0CCH LCALL WR_18B20 MOV A,0BEH LCALL WR_18B20 LCALL RD_18B20 ?？飘厴I(yè)設計說明書（論文） 第 33 頁 共 36 頁 LCALL