【正文】 可控脈沖 脈寬調(diào)制信號(hào)由 來(lái)控制可控硅的通斷。模擬電路還有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對(duì)于工作元 件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，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(chǎng)合，電路顯得煩瑣，為了簡(jiǎn)化線路，減低成本，本系統(tǒng)選用的是動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。 LED數(shù)碼管 主要用來(lái)顯示數(shù)字及少數(shù)字母和符號(hào)， LED點(diǎn)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(shí) 、 、 ～ 還具備特殊功能，如表 所示。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 9 頁(yè) 共 36 頁(yè) 溫度 數(shù)據(jù)（二進(jìn)制） 數(shù)據(jù)（十六進(jìn)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(guān)系 因房間環(huán)境溫度不能出現(xiàn)負(fù)溫情況，因此本系統(tǒng)不考慮負(fù)溫情況，這樣，在硬件選取上可以考慮選用商業(yè)級(jí)器件，不必要選用工業(yè)級(jí)器件，可以大幅度降低成本。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。三位數(shù)碼管及時(shí)顯示溫度，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。顯然，控制電壓 Uk 越大，則導(dǎo)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。 專科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 4 頁(yè) 共 36 頁(yè) 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 方案論證 方案一： 本課題的初步設(shè)計(jì)方案是通過(guò)控制調(diào)功電路的導(dǎo)通比，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被調(diào)對(duì)象的控制，由圖 1 可見，負(fù)載是加熱器件，而過(guò)零觸發(fā)電路是由鋸齒波發(fā)生，信號(hào)綜合，直流開關(guān)，同步電壓與過(guò)零脈沖輸出 5 個(gè)環(huán)節(jié)組成。目前，國(guó)際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。缺點(diǎn)是：測(cè)量起來(lái)困難 ,難于實(shí)現(xiàn)較高的精度，工藝比較復(fù)雜 ,且造價(jià)高，推廣應(yīng)用有一定困難。熱點(diǎn)偶傳感器是工業(yè)測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它 與被測(cè)對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度；測(cè)量范圍廣，可從50℃～ 1600℃進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，特殊的熱電偶如金 ,鐵 ,鎳 ,鉻最低可測(cè)到 269℃ ，鎢 ,錸最高可達(dá) 2800℃ 。目前，國(guó)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(luò)化的方向發(fā)展。 溫度傳感器技術(shù) 傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一，信息技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)。 80 年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。針對(duì)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景與意義。 溫度檢測(cè)模塊是將 DS18B20 溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量所傳出的數(shù)字信號(hào)利用單片機(jī)進(jìn)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(shè)定模塊用三個(gè)按鍵進(jìn)行房間標(biāo)準(zhǔn)溫度值的輸入；溫度控制是根據(jù)房間的實(shí)際溫度與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度之間的差值來(lái)調(diào)節(jié)可變脈寬 （ PWM）的寬度，從而控制可控硅的導(dǎo)通或截止的時(shí)間實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恒溫控制。建議成績(jī)?cè)u(píng)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(xué)反應(yīng)過(guò)程都與溫度密相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要任務(wù)。針對(duì)這一問(wèn)題， 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)可以根據(jù)設(shè)定溫度進(jìn)行自行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，它應(yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大，小巧美觀，便于攜帶，是一款既實(shí)用又廉價(jià)的控制系統(tǒng)。我國(guó)溫度測(cè)控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展。如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行精確可靠 地測(cè)量，那么無(wú)論是信號(hào)轉(zhuǎn)換或信息處理，或者最佳數(shù)據(jù)的顯示和控制都將無(wú)法實(shí)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(guò)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(gè)電源與直流開關(guān)的輸出電壓共同去控制 V4 與 V5。本方案設(shè)計(jì)成本低，具有具有較高的可靠性，對(duì)于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)定要求不是很高的場(chǎng)合非常的合適。 專科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 7 頁(yè) 共 36 頁(yè) 3 系統(tǒng)硬件電 路設(shè)計(jì) 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(yáng) \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(guò) DS18B20 檢測(cè)房間溫度，將信號(hào)傳輸至單片機(jī)，用四位 LED 數(shù)碼管顯示溫度，同時(shí)通過(guò)將檢測(cè)的溫度與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定溫度的偏差來(lái)控制電阻絲通斷時(shí)間的長(zhǎng)短，從而達(dá)到恒溫控制的目的。當(dāng)單總線上所掛DS18B20 超過(guò) 8 個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 管腳 管腳定義 說(shuō)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(hào)位， 0 表示正， 1 表示負(fù)，高字節(jié)的其他位（ D10～ D15）是以符號(hào)位的擴(kuò)展位表示的； D0～ D8 為數(shù)據(jù)位，以二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。 AT89C51 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2層中斷嵌套中斷， 2個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。單片機(jī)與控制電路共用一個(gè)外部時(shí)鐘，采用片內(nèi)存儲(chǔ)器，設(shè)有上電復(fù)位功能。靜態(tài)顯方式程序非常簡(jiǎn)單，占用 CPU時(shí)間資源很少，只是在顯示字符改變時(shí)調(diào)用一下顯示程序。反之脈沖寬度變窄（占空比減?。r(shí)，雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)間縮短，電阻絲的加熱時(shí)間縮短使得溫度降低。 模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒(méi)有限制。 盡管模擬控制看起來(lái)可能直觀而簡(jiǎn)單，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。它的產(chǎn)生將定時(shí)計(jì)數(shù)器設(shè)定在 10ms定時(shí)，后通過(guò)寄存器 R3來(lái)控制脈寬調(diào)制信號(hào)的周期，本課題只是達(dá)到一種模擬的效果，在精確上沒(méi)有過(guò)高的要求，因此將 1s周期分成 100等份，即設(shè)定定時(shí)器的定時(shí)為 10ms，R3中啟動(dòng)定時(shí)器的次數(shù) 100。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯 1 改變?yōu)檫壿?0 或?qū)⑦壿?0 改變?yōu)檫壿?1 時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。 。確認(rèn)單片機(jī)正常之后就可以通過(guò)仿真器連接用戶板進(jìn)行調(diào)試。通過(guò)分析，當(dāng)對(duì)浮點(diǎn)數(shù)求平均處理時(shí)，遇到同一時(shí)刻兩個(gè)傳感頭采集的溫度相差不大，使 ℃ 時(shí)求出平均溫度變?yōu)? ℃ 為了解該數(shù)據(jù)是否真實(shí)，可采用一個(gè)高精度的數(shù)字溫度計(jì)測(cè)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(shí)間增加采集溫度的個(gè)數(shù)，則可以進(jìn)一步提高溫度的精度。因?yàn)榇纬绦蛑挥玫狡瑑?nèi)程序存儲(chǔ)器，所以在程序執(zhí)行時(shí)一定要把管腳接的，這樣程序才能只執(zhí)行片內(nèi)的，不然程序會(huì)亂跳，從而導(dǎo)致程序執(zhí)行不穩(wěn)定。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了，才能夠?qū)⒄n本知識(shí)與實(shí)踐相整合，理論知識(shí)服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐，以增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力。 經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我覺(jué)得不論從理論知識(shí)還是從實(shí)際操縱中都學(xué)到了不少知識(shí)，我想歸納起來(lái)，主要有以下四個(gè)方面： （ 1） 經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，它讓我接觸更多平時(shí)沒(méi)接觸的科學(xué)儀器設(shè)備、元器件以及獲得相關(guān)的儀器調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)我也發(fā)現(xiàn)自己在這方面很多不足之處?？梢哉f(shuō)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次運(yùn)用和檢閱，同時(shí)對(duì)自學(xué)能力提出很高的要求，所以平時(shí)的學(xué)習(xí)離開思考，就是嚴(yán)重的錯(cuò)誤，我們學(xué)習(xí)不應(yīng)該有偏科現(xiàn)象，各方面知識(shí)都要接觸，這樣做才能為畢業(yè)設(shè)計(jì)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 專科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 33 頁(yè) 共 36 頁(yè) LCALL