【正文】 1 預(yù)置在最低溫度范圍所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 其測溫電路的工作原理：溫度傳感器 PT100 作為電橋電路的一個橋臂，電橋在某一溫度時呈現(xiàn)平衡狀態(tài)，其輸出是為零；當(dāng)溫度發(fā)生變化時， PT100 的阻值也跟著發(fā)生變化，電橋的平衡被打破，電橋?qū)⑤敵鲆粋€電壓值，這樣就實現(xiàn)了溫度信號到電壓信號的轉(zhuǎn)變。 Rw1 是調(diào)零電位器， Rw3 用于調(diào)節(jié)放大器的輸入失調(diào)， Rw2 為滿度調(diào)節(jié)電位器。 AD590 的工作原理是利用電路能產(chǎn)生一個與絕對溫度成正比的電流輸出，而作為絕對 溫度與電流的轉(zhuǎn)換器件。SA～ SG為 LED 數(shù)碼管 a～g 段的輸出端 ,DP 為小數(shù)點的驅(qū)動端 。原理圖如圖 27。方式 2 使 PA 口成為 8 位雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線口，既可發(fā)送數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)。 方案二： 8255 解決方案 8255 內(nèi)部有三個并行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端口，有兩個工作方式控制電路，一個讀寫控制邏輯電路，一個 8 位數(shù)據(jù)總線緩沖器。它的 A、B（第 2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2 個引腳按－邏輯與運算規(guī)律輸入信號，公用一個輸入信號時可并接。本文采用了四個方案進行論證。如下圖 24 所示，片內(nèi)電路與片外器件構(gòu)成一個時鐘發(fā)生電路。復(fù)位電路圖如圖 23。 單片機總控制電路如下圖所示： 圖 1 單片機總控制電路 STC89C52 具體介紹如下： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源 GND(Pin20)：接地線 ② 外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③ 控制引腳（ 4 根） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 8 RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。漸漸的隨著工業(yè)控制領(lǐng)域的要求有所提高，出現(xiàn)了十六位的單片機，卻因為十六位單片機的性價比不是很理想所以并沒有得到廣泛的使用 。目前大部分單片機還具有外存。該單片機是一款與 8031 完全兼容，是一款 8 位的，具有 16 地址總線的單片機，其最高頻率可達到 24M，最底可為 0M，支持休閑模式和掉電模式，功耗底。 項目的開發(fā)成本，這里包括單片機本身的價格，還有單片機接口擴展芯片的價格也是包含在里面的。 當(dāng)實溫超出上下限，系統(tǒng)能發(fā)出警報 對掉電，斷電或復(fù)位等情況下，能記錄保存上一次設(shè)定的上下限溫度值。此方案采用新型的單線智能化溫度傳感器，能通過數(shù)字形式直接輸出被測量點的溫度值，并且還具有遠程傳輸數(shù)據(jù)、測量誤差小、抗干擾能力強、分辨率高和成本低的有點，是研發(fā)和開發(fā)具有高性價比的新一代溫度測量控制系統(tǒng)的核心部件，并使用 8051單片機作為微控制器，提高了系統(tǒng)運行速度，最后完成多路溫度采集與 顯示系統(tǒng)的仿真設(shè)計。單片機控制的優(yōu)點是成本較低。主要用在工業(yè)生產(chǎn)方面，適用于高效率的工作模式。 基于 FPGA 的高精度多路溫度采集器，無需計算機干涉，可以采集多路溫度信號，對計算機的服務(wù)定時約束非常松弛。因此，從結(jié)構(gòu)、性能、參數(shù)、設(shè)計思想等方面權(quán)衡把握，才能更好的設(shè)計出滿足使用性能和要求的控制電路。 990 年國際溫標(biāo)是根據(jù)第 18 屆國際計量大會第 7 號決議的要求 ,由第 77 屆國際計量委員會于 1989 年會議通過的。 8 DS18B20 采溫調(diào)試 .......................................錯誤 !未定義書簽。 背景和意義 ..............................................錯誤 !未定義書簽。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中很普遍的過程控制，人們需要對各種加熱爐，熱處理爐，反應(yīng)爐等鍋爐中溫度進行測量與控制。特別是冶金，化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用，其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計一種較為理想的溫度控 制系統(tǒng)是非常有價值的，工業(yè)生產(chǎn)中溫度控制具有單向性、時滯性、大慣性和時變性的特征，同時要實現(xiàn)溫度控制的快速性和準(zhǔn)確性，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量具有很重要的意義。 發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................錯誤 !未定義書簽。 8 溫度控制電路的調(diào)試 .....................................錯誤 !未定義書簽。 本世紀(jì)初國際權(quán)度局制定的 “標(biāo)準(zhǔn)溫標(biāo) ”范圍從0℃ ~100℃ ,其復(fù)現(xiàn)性為 ℃ ,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,標(biāo)準(zhǔn)溫標(biāo)的復(fù)現(xiàn)精度大幅提高 ,前蘇聯(lián)計量科學(xué)研究院在 0℃ ~400℃ 范圍內(nèi)溫標(biāo)定點精度達 ℃ ,美國標(biāo)準(zhǔn)局水三相點的溫度復(fù)現(xiàn)性達 ℃ 。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 2 發(fā)展現(xiàn)狀 多路溫度控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀目前，多路溫度控制的方法有基于計算機的溫度控制系統(tǒng)、基于單片機的溫度控制系統(tǒng)、基于 CPLD/FPGA 的溫度控制系統(tǒng)、基于 DSP 控制的多路溫度采集系統(tǒng)和基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)。采集器內(nèi)置了串行接口，可以通過電平轉(zhuǎn)換芯片和計算機的串行口直接連接，電路結(jié)構(gòu)小型緊湊，系統(tǒng) 工作穩(wěn)定可靠。PLC 功能的擴充是在控制器中擴充了 PID 控制功能，因此在邏輯控制與 PID控制的混合應(yīng)用場所中，采用 PLC 控制較為合理。 現(xiàn)在的整體設(shè)計成本比較低，因為現(xiàn)在的外圍電路的元器件價格不高，而且單片機價格相對來說同樣比較低 。 二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時代，電子技術(shù)、微型單片機技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要對各種參數(shù)進行溫度測量。 四路進行溫度的測量。 系統(tǒng)的功耗，特別是在野外作業(yè)的系統(tǒng)來說，這尤為重要。STC89C52 有 8KB 可擦除 1000 次 Flash 程序存儲區(qū)，利于系統(tǒng)擴展和功能升級和功能調(diào)試，具有三位保密位，安全有保障。 單片機也被稱為微控制器（ Microcontroler），因為它最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。在 90 年代后期，隨著科學(xué)的發(fā)展和消費電子產(chǎn)品的增多，單片機的技術(shù)獲得了質(zhì)的飛躍。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 主 控 制 器 溫度顯示器 （液晶顯示屏） 多路溫度采集 （ DS18B20） 報警控制電路 （發(fā)光二極管） 輸入控制電路 （按鍵） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 圖 23 復(fù)位電路 在管腳 1 處的電壓為 V1 VVRRRVV cc)4 0 0 01 5 0(1 5 05)( 1615151?????????? 式 （ 21） 當(dāng)電平低于 視為低電平，高于 視為高電平。片內(nèi)振蕩器的震蕩頻率 fOSC 非常接近晶振頻率，一般多在 ～ 12MHz 之間選取，這次畢設(shè)用的時鐘頻率是 6MHz。 方案一 ： 采用 74LS164 芯片 在本次設(shè)計中，用單片機的串行口來外接三片 74LS164 作為 6 位 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口，把單片機的 RXD 作為數(shù)據(jù)輸出線， TXD 作為移位時鐘脈沖。 T（第 8 腳）為時鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD 端。 8255 有 3 種基本工作方式。 PA 口為方式 2 工作時， PB 口仍可作方式 0 和方式 1I/O 口， PC 口高 5 位作狀態(tài)控制線。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 13 圖 27 獨立鍵盤原理圖 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令前一定要確認模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 DIG0～ DIG7 和 SA～ SG 也分別 是 64 鍵盤的列線和行線端口，完成鍵 盤掃描、 譯碼和鍵碼識別。電路制造中利用激光修正技術(shù)對芯片內(nèi)部電阻進行調(diào)整，在 25℃（ ）時，使器件產(chǎn)生電流為 A 的輸出。該電路測溫范圍為： 0～ 100℃，輸出電壓為 0～ 5V。由于電橋輸出的電壓信號很小 (毫伏級 )，所以應(yīng)經(jīng)過一個高精度而且放大倍數(shù)也很匹配的運放將該信號進行放大。低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號是由減法計數(shù)器 1 進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 圖 215 DS18B20 與單片機連 接圖 方案比較： 方案一 AD590 其精度雖高，但采樣電路略顯麻煩：為了控制在輸出 0 ～ 5V 的電壓，要求有多級運放組成采樣轉(zhuǎn)換電路。如下圖 216 報警電路 。因此選用方案二，簡單易實現(xiàn)的繼電器控制電路。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 23 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件采用 C 語言編寫，在 Windows XP 的環(huán)境下 Keil uVision3 進行編寫，對STC89C52 進行編程以實現(xiàn)各 項功能。而在控制部分，由于硬件部分的制作臨時發(fā)生了改變，因此在編寫控制部分的程序時思路也發(fā)生了變化。 DS18B20 子程序 分 為： DS18B20 初始化程序、讀 DS18B20 子程序、寫 DS18B20 子程 序 。 LCD1602 的顯示程序模塊，首先將 LCD1602 進行初始化，寫控制命令，然后對LCD1602 進行讀寫命令的操作。 P0=date。此階 段的任務(wù)是排除硬件電路故障，糾正軟件設(shè)計錯誤，從而達到軟硬件之間的協(xié)調(diào)，使其很好的工作，完成系統(tǒng)功能。若 EA 腳懸空，則 CPU 不訪問內(nèi) 部的程序存儲器，寫入它的程序就不能正常運行。首先檢查電路中是否有虛焊、假焊或短路。對應(yīng)設(shè)計要求我們可以看到仿真溫度的顯示是正常的。所以程序調(diào)試通過。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 29 系統(tǒng)程序仿真調(diào)試 軟件的調(diào)試我們主要在 Proteus7 的環(huán)境下進行仿真，讓程序能 實現(xiàn)設(shè)定方案要求。 DS18B20 采溫調(diào)試 由于 DS18B20 是集成的數(shù)字溫度傳感器，其硬件電路十分簡單。硬件 調(diào)試可分成以下幾個部分單獨調(diào)試：單片機系統(tǒng)調(diào)試， A/D 采集模塊調(diào)試，運算放大模塊，顯示電路調(diào)試。 lcden=1。 P0=。如下圖 32 所示 DS18B20 的工作流程圖。讓標(biāo)志自加，當(dāng)計時 2s時進行數(shù)據(jù)采集和刷新顯示。 系統(tǒng)子程序分析 系統(tǒng)子程序是根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計要求結(jié)合著硬件電路的原理，嚴(yán)格的按照硬件的連接和各個模塊芯片的特性以及如何實現(xiàn)功能的要求，本系統(tǒng)的主要流程包括四個步驟：系統(tǒng)初始化， DS18B LCD 顯示。圖中給出了 4 路溫度采集電路， 4 只智能溫度傳感器 DS18B20 的信號輸出端都連接到單片機的 端，電阻 R6 作為上拉電阻。 加熱控制電路 當(dāng)測出的溫度與設(shè)定的溫度范圍不符時，低于設(shè)定溫度，將由加熱控制電路（即溫度控制電路）進行調(diào)整， 溫度控制電路由以下兩種方案： 方案一：可控硅調(diào)功方法 溫度的控制電路可以采用可控硅調(diào)整功的方法來實現(xiàn)。方案三使用了數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，其硬件簡單，測溫精度高。 圖 213 DS18B20 測溫原理框圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器 （如圖 214 所示） 。應(yīng)當(dāng)注意的是：使用運放時，要考慮到該運放的放大倍數(shù)是否能達到系統(tǒng)的要求，要能夠?qū)崿F(xiàn)對其放大倍數(shù)進行調(diào)節(jié)。 PT100 是國產(chǎn)的一種軟襯底薄膜熱敏電阻，是表面測溫的一種良好器件。其電路原理圖如圖 210。 電路原理圖如圖 所示， 圖中有三個數(shù)碼管和九個鍵盤，三位數(shù)碼管用來顯示溫度值。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 14 圖 29 字符的代碼和字符的圖形對應(yīng)關(guān)系圖 方案四： HD7279 鍵盤顯示電路 此方案采用 HD7279A， 它共有 28 個引腳。擴展 825