【正文】 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(biāo)準(zhǔn)設(shè)定溫度的偏差來控制電阻絲通斷時間的長短，從而達(dá)到恒溫控制的目的。 （ 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(guān)的輸出電壓共同去控制 V4 與 V5。 （ 5）智能溫度傳感器。常用的是輻射熱交換原理。我國溫度測控設(shè)施計算機應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没⒕C合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。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)過程都與溫度密相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務(wù)。 溫度檢測模塊是將 DS18B20 溫度傳感器對溫度進(jìn)行測量所傳出的數(shù)字信號利用單片機進(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)房間的實際溫度與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度之間的差值來調(diào)節(jié)可變脈寬 （ PWM）的寬度，從而控制可控硅的導(dǎo)通或截止的時間實現(xiàn)系統(tǒng)的恒溫控制。 80 年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。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(luò)化的方向發(fā)展。缺點是：測量起來困難 ,難于實現(xiàn)較高的精度，工藝比較復(fù)雜 ,且造價高，推廣應(yīng)用有一定困難。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 頁 共 36 頁 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 方案論證 方案一： 本課題的初步設(shè)計方案是通過控制調(diào)功電路的導(dǎo)通比，來實現(xiàn)對被調(diào)對象的控制，由圖 1 可見，負(fù)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(guān)，同步電壓與過零脈沖輸出 5 個環(huán)節(jié)組成。三位數(shù)碼管及時顯示溫度，精確到小數(shù)點后一位。試驗中，當(dāng)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。 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。 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。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(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。 可控脈沖 脈寬調(diào)制信號由 來控制可控硅的通斷。 在經(jīng)過檢查確認(rèn)芯片的焊接沒有任何問題的情況下，進(jìn)行上電檢查，在電源打開 后，先判斷電路是否存在異常，如出現(xiàn)芯片過熱等現(xiàn)象，應(yīng)及時切斷電源，檢查 電路故障。用萬用表檢測發(fā)現(xiàn)有線接觸不良，重焊后就可正常顯示。 我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本，以解決理論和實際教學(xué)中的實際問題為目的，還要以實踐相結(jié)合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。愿所有校園里認(rèn)識的 ,不認(rèn)識的；來過的 ,走過的??愿你們珍惜握在手里的現(xiàn)在 ,抓住機遇 ,擁有一個美好的明天。 （ 5） 同組同學(xué)相互包容，彼此合作，取長補短，才能鑄就最后的成功。培養(yǎng)了我運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。 通過實驗測試和分析，發(fā)現(xiàn)雖然傳感器的溫度采集精度最高 可得到 ℃，但測試得到的數(shù)據(jù)最小間隔為 ℃ 。 、漏接處。 脈寬調(diào)制信號的設(shè)計思想 本課題的脈寬調(diào)制信號是設(shè)定周期為 1s矩形波?？梢酝ㄟ^調(diào)整 PWM的周期、 PWM 的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。 數(shù)碼管顯示器有兩種工作方式，即靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。AT89C51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央 處理器和 ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89C51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 （ 2）在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總 線上所掛 DS18B20 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個 DS18B20，在實際應(yīng)用中并非如此。方案二的設(shè)計框圖如下圖所示： 圖 方案二設(shè)計框圖 本方案采用單片機作為控制核心，使用溫度傳感器進(jìn)行 溫度采集，通過將采集到的溫度與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定溫度之間的差值進(jìn)行溫度控制，從而使得溫度維持在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定溫度。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，溫度傳感器的種類日益繁多，數(shù)字溫度傳感器更因適用于各種微處理器接口組成的自動溫度控制系統(tǒng)具有可以克服模擬傳感器與微處理器接口時需要信號調(diào)理電路和 A/D 轉(zhuǎn)換器的弊端等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測溫計、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。模擬集成溫度傳感器的主要特點是：功能單一、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測溫，不 需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。它是實現(xiàn)測試與自動控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。其實在很多場所溫度都需要得到很好的控制。設(shè)計方案可行，有一定的創(chuàng)新性，如果再多參考一些外文資料，將會更加完善。 本設(shè)計為房間溫度控制系統(tǒng)設(shè)計，控制的對象是房間溫度。計算機和通信技術(shù)發(fā)展極快，相當(dāng)成熟，而傳感器應(yīng)用技術(shù)因為需要使?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 共 36 頁 用模擬技術(shù)，而模擬技術(shù)還有很多問題難以解決，因此傳感器應(yīng)用技術(shù)也有待進(jìn)一步發(fā)展。 （ 2）模擬集成溫度傳感器。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、A/D 傳感器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。 閉環(huán)控制自動調(diào)溫的基本指導(dǎo)思想是在系統(tǒng)中增設(shè)溫度傳感器和溫度調(diào)節(jié)器，溫度傳感器的基本功能是檢測電爐的實際溫度，并變換成電壓訊號和爐溫控制電壓 Uk 進(jìn)行比較，根據(jù)兩者差值的大?。é?e=UkUft）和變化方向（即△ e 為正還是為負(fù)），通過調(diào)節(jié)器進(jìn)行相反方向的調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)器的輸出控制直流開關(guān)導(dǎo)通時間的長短，從而使設(shè)定周期內(nèi)晶 閘管的導(dǎo)通周波數(shù)增大或者減小，相應(yīng)的電爐溫度升高一點或者減小一點。溫度范圍 － 55℃ ～＋125℃ ，固有測溫分辨率 177。因此單片機讀取溫度信息后，只需將低字節(jié)（ D0～ D8）送入上位機和控制電路即可。 LED點陣顯示器雖然顯示靈活，但其占用的單片機系統(tǒng)軟件、硬件資源遠(yuǎn)大于 LED數(shù)碼管。脈寬寬度調(diào)制式（ PWM）開關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達(dá) 到穩(wěn)定輸出電壓的目的。模擬電路還可能對噪聲很敏感，任何擾動或噪聲都肯定會改變電流值的大小。 總之， PWM 既經(jīng)濟(jì)、節(jié)約空間、抗噪性能強，是一種值得廣大工程師在許多設(shè)計應(yīng)用中使用的有效技術(shù)。 測試環(huán)境 環(huán)境溫度 28 攝氏度，室內(nèi)面積 20 平方米 測試儀器：數(shù)字萬用表，溫度計 0100 攝氏度 測試方法 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 20 頁 共 36 頁 使系統(tǒng)運行，采用溫度計同時測量室內(nèi)度變化情況，得出系統(tǒng)測 量的溫度。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 22 頁 共 36 頁 結(jié)束語 這次畢業(yè)設(shè)計讓我受益匪淺。偶爾還會遇到錯誤的資料現(xiàn)象，這就要求我們應(yīng)更加注重實踐環(huán)節(jié)。LCALL TM_DISP 。 總的來說這次的畢業(yè)設(shè)計使得我學(xué)習(xí)了很多它是大學(xué)里的最后一堂課也是重要的一堂課，他對我們的將來都具有深遠(yuǎn)的影響。 （ 3）還有關(guān)于程序調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。電源測量完畢后，進(jìn)一步用示波器測量有源晶振的 輸出腳，其輸出是頻率為 8MHz 的波形 (非方波，類似正弦波 )。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 36 頁 脈沖寬度調(diào)制優(yōu)點 PWM 的一個優(yōu)點是從處理器到 被控系統(tǒng) 信號都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行 數(shù)模轉(zhuǎn)換 。擰動旋鈕時，電阻值變大或變??；流經(jīng)這個電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動揚聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。動態(tài)掃描顯示電路如圖 ： abfcgdedp?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 36 頁 圖 溫度控制電路的設(shè)計 R 1 34 . 7 kV C CQ5R 1 54 . 7 KR 1 61kR 1 84 . 7 kQ6R 1 92 2 0RV C CDR E S 1BV C CU?* 圖 通過調(diào)節(jié)脈沖寬度來控制 雙向可控硅的通斷。 接 DS18B20。本系統(tǒng)選用 PR35封裝形式。 （ 3）三個按鍵實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)溫度的設(shè)定。 （ 3） 由 V V3 以及 R R DW1 組成一直流開關(guān)，當(dāng) V2 基極電壓 Ube20()，V2 導(dǎo)通， Ube3 接近零電位， V3 截止，直流開關(guān)導(dǎo)通。一種傳光型光纖溫度傳感器，是 指在光纖傳感系統(tǒng)中，光纖僅作為光波的傳輸通路，而利用其它如光學(xué)式或機械式的敏感元件來感受被測溫度的變化。但對于運動的、熱容量比較小的及對感溫元件有腐蝕作用的對象，這種方法將會產(chǎn)生很大的誤差。 我國對于溫度測控技術(shù)的研究較晚，始于 20世紀(jì) 80年代。本系統(tǒng)操作簡單，實用性強，成本低廉，在實際生產(chǎn)生活中可以廣泛應(yīng)用。本溫度控制系統(tǒng)實現(xiàn)簡單，經(jīng)濟(jì)有效，能夠達(dá)到良好的溫度控制效果?，F(xiàn)在世界各國的溫度測控技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。這種測溫方法精度比較高，并可測量物體內(nèi)部的溫度分布。半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器是利用了半導(dǎo)體材料的吸收光譜隨溫度變化的特性實現(xiàn)的。 （ 2） 控制電壓（ Uk）與鋸齒波電壓進(jìn)行電流疊加后送到 V2 的基極，合成電壓為Us，當(dāng) Us0（ ）時 V2 導(dǎo)通， Us0，則 V2 截止。 （ 2）四位數(shù)碼管動態(tài)實時顯示房間溫度，顯示精度 。 DS18B20有 PR35和 SOIC兩種封裝形式，管腳排列如 表 。 引腳 特殊功能 T2: 定時器 |計數(shù)器 2 的外部計數(shù)器輸入 T2EX: 定時器 |計數(shù)器 2 的捕捉 |重載觸發(fā)及方向控制 MOSI: 用于在線編程（ ISP） MOSI: 用于在線 編程（ ISP） SCK: 用于在線編程（ ISP） 表 AT89C51 P1 端口的特殊功能 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 36 頁 引腳 特殊功能 RXD (串行口輸入 ) TXD (串行口輸入 ) INT0 (外部中斷輸入 0) INT1 (外部中斷輸入 1) T0（定時器 0 外部輸入） T1（定時器 1 外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫控制） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀控制） 表 AT89C51 P3 端口的特殊功能 單片機在本房間溫度監(jiān)控系統(tǒng)中主要用于通訊及溫度采集。為了使人看到所有顯示器都在顯示，就得加快循環(huán)點亮各位顯示器的速度（提高掃描頻率），利用人眼的視覺殘留效應(yīng)，給人感覺到與全部顯示器持續(xù)點亮的效果一樣。在簡單的模擬收音機中，音量旋鈕被連接到一個可變電阻。總之，發(fā)熱元件上釋放出能量的高低由矩形波在一個周期內(nèi)高電平的時間長短所決定的。首先 測量電源芯片的輸出電壓是否正常，然后用示波器分別測量 各個主要芯片電源引 腳，察看電源的波形情況，如有紋波，則在預(yù)先留出的位置上焊上退耦電容以消 除紋波，保證芯片工作正常。 （ 2）由于焊接時的大意損壞了元件，在調(diào)試是我們怎么都找不到問題的所在，我們是用排除法一個一個元件的測試的找出損壞的元件，重新?lián)Q上新的元件，故障得以解決。這種做法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實踐，解決實際問題，加強我們的動手能力和解決問題的能力。 KKEY: MOV R2,00 MOV R4,0AH KS2: LCALL TM_DISP DJNZ R4,KS2 SETB ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 28 頁 共 36 頁 JB ,KKEY1 JNB ,$ MOV 60H,DSPBUF+1 MOV R1,DSPBUF+1 MOV R2,00 KEY1: LCALL TM_DISP_2 MOV P2,0FFH MOV A,P2 ORL A,01 CPL A JZ KE