【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 暫存存儲(chǔ)器 ) [48H] Temperature(溫度變換 ) [44H] EPROM(重新調(diào)出 ) [B8H] Power supply(讀電源 ) [B4H] DS18B20 管腳功能表，如表 21所示 表 21 DS18B20 管腳功能表 壓力傳感器 壓力傳感器芯片的性能受溫度的影響非常大，主要表現(xiàn)為零點(diǎn)和靈敏度隨溫度變化而發(fā)生漂移。 1220 型是經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)墓鑹鹤枋綁毫鞲衅鳎捎秒p列直插封裝結(jié)構(gòu)，適用要求成本低，性能優(yōu)越，長期穩(wěn)定性好的應(yīng)用領(lǐng)域。 引腳序號(hào) 引 腳 名 稱 功 能 1 GND 接地 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳 3 VDD 接 5V 電源 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 通過激光修正的電阻實(shí)現(xiàn)了 0～ 50℃的溫度補(bǔ)償，還提供一個(gè)激光修正的電阻用于調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的增益來校正傳感器的壓力靈敏度變化，使具有良好的互換性，互換性誤差僅為177。 1％。從 0～ 2psi 至 0～ 100psi 量程范圍內(nèi)均有表壓，差壓和絕壓產(chǎn)品 [5]。 ICSl220 系列具有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）放大、校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償； （ 2）多級(jí)壓力非線性修正； （ 3）直接輸出經(jīng)放大校準(zhǔn)的模擬信號(hào)； （ 4）輸出與輸入電壓成正比； （ 5）溫補(bǔ)范圍為 0~70℃，滿足絕大部分用戶的需求； （ 6）有表壓、差壓和絕壓配置，有微壓和低壓 等量程； ICSl220 傳感器性能參數(shù)圖如下： 1234RR E S I S T O R B R I D G E I C 圖 23 壓力傳感器原理 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 表 22 參數(shù) 最小值 典型值 最大值 單位 滿量程輸出 50 mV 零點(diǎn)輸出 2 2 mV 非線性 177。 ％ Span 遲滯 177。 ％ Span 輸入輸出電阻 2500 4400 6000 Ω 量程溫度誤差 177。 ％ Span 零 點(diǎn)溫度誤差 177。 ％ Span 零點(diǎn)熱遲滯 177。 ％ Span 供電電壓 V 響應(yīng)時(shí)間 ms 輸出噪音 μ V pp 長期穩(wěn)定性 177。 ％ Span 過載壓力 3X Rated 補(bǔ)償溫度 0 50 ℃ 工作溫度 40 +125 ℃ 貯存溫度 50 +150 ℃ 重量 3 grams 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 1220 A 015 G 3 S 壓力接口（ L=長引壓管， S=短引壓管， N= 無引壓管） 引腳結(jié)構(gòu) 壓力類型（ G=表壓， A=絕壓， D=差壓） 壓力范圍 等級(jí) 型號(hào) 圖 24 ICSl220傳感器性能參數(shù) A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 是目前廣泛使用的逐位逼近型 8位單片 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)含 8 路模擬開關(guān)，可允許 8路模擬量輸入。主要由 3部分組成：模擬輸入選擇部分、轉(zhuǎn)換器部分、輸出部分。 ADC0809 芯片為 28引腳為雙列直插式封裝， ADC0809 主要信號(hào)引腳功能說明如表 23[6]： IN7～ IN0—— 八路模擬量輸入通道。 ALE—— 地址鎖存允許信號(hào)。 START—— 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào) 。 START=1 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。 A、 B、 C—— 地址線、 通道端口選擇線。 CLK—— 時(shí)鐘信號(hào)。 ADC0809 要求外接時(shí)鐘頻率為 10kHz~。通常使用頻率為 500KHz 的時(shí)鐘信號(hào)。 EOC—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。 EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。 D7～ D0—— 數(shù)據(jù)輸出線。 OE—— 輸出允許信號(hào)。 OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 Vcc—— +5V 電源。 Vref—— 參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V)。 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 I N 31I N 42I N 53I N 64I N 75ST6E O C7D38OE9C L K10V C C11V R E F +12G N D13D114I N 228I N 127I N 026A25B24C23A L E22D721D620D519D418D017V R E F 16D215 圖 25 ADC0809 管腳 ADC0809 與 80C51 單片機(jī)的連接主要涉及兩個(gè)問題。一是 8路模擬信號(hào)通道的選擇，二是 A/D 轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送有定時(shí)傳送方式、查詢方式、中斷方式這三種方式。 A、 B、 C 的值與被選擇的通道之間的關(guān)系如下表 2— 3 所示： 表 2— 3 通道選擇表 C B A 被選擇的 通道 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 3 鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 最小單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)， 指的是 用最少的元件組成的單片機(jī) 并且 可以 正常 工作的系統(tǒng)，對(duì)本次設(shè)計(jì)使用單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī) ， 晶振電路 以及 復(fù)位電路。 晶振電路 典型的晶振值取 (因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到 9600波特率和 19200波特率，用于有串口通訊的場(chǎng)合 )/12MHz。 C2C1X T A L 2X T A L 1G N D 圖 31 晶振電路 復(fù)位電路 單片機(jī)上電后，在其 9 腳（ RESET）出現(xiàn) 24個(gè)振蕩 周期以上的高電平 后 ，單片機(jī) 內(nèi) 部 初始 復(fù)位。為了確保單片機(jī)正常復(fù)位，必需使其 第 9腳上出現(xiàn)的高電平保持 2μs以上。 復(fù)位電路 如圖 32 所示 。 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 SS W P BR10kΩC220μ FV C CR S T 圖 3 2復(fù)位電路 系統(tǒng)的復(fù)位電路是由 RC 電路組成，外加一個(gè)手動(dòng)復(fù)位按鈕。剛上電時(shí)或者觸 動(dòng)按鈕后 C5 兩端的電壓為 0，這時(shí) RST為高電平，而其高電平保持時(shí)間是由 R和 C 的時(shí)間常數(shù)決定，由公式 (31)可知， C 充電的時(shí)間常數(shù)τ等于 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 2μ s，即使 RST 高電平的時(shí)間保持 2μ s 以上，確保了單片機(jī)正常復(fù)位。 τ＝ R*C (31) 溫度采集模塊設(shè)計(jì) DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 TH， TL作比較，若 TTH或 TTL，則將該器件內(nèi)的告警標(biāo) 志置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。因此，因此可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行告警搜索。 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號(hào)線， 3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 33 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管來完成對(duì)總線的上拉 [7]。 本系統(tǒng)所采用的是電源直接供電。 DS18B20 的 DQ 端直接與單片機(jī)的 口相連接， VDD 端接 +5V 電源， DQ 端與 +5V電源之間通過電阻相連， GND 接地，DS18B20 可以直接將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，因此不需要連接 A/D 轉(zhuǎn)換器，DS18B20 與單片機(jī)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不需要通過單片機(jī)來個(gè) DS18B20 供電，保證了 DS18B20 工作的可靠性。 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 V D DQDG N DD S 1 8 B 2 010kΩV C CP 2 . 3 圖 33溫度檢測(cè)模塊 溫度控制電路 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用繼電器進(jìn)行對(duì)加熱器工作方式控制，從而鍋爐控制溫度。當(dāng) P口輸出高電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器 7406 變?yōu)榈碗娖剑拱l(fā)光二極管發(fā)光，從而使光敏三極管導(dǎo)通，進(jìn)而是 Q3 導(dǎo)通，因而繼電器的線圈通電 ,接通鍋爐加熱器。本部分電路與單片機(jī)的接口 如 圖 34所示。 輸出高電平時(shí)，加熱器通電，加熱器對(duì)鍋爐加熱，進(jìn)行加熱處理。 輸出低電平時(shí)，加熱器斷電，加熱器對(duì)鍋爐加熱，不進(jìn)行加熱處理。 R21kΩR31kΩR11kΩKP C 817QN P N7406DV C C+ 5VV C C P 1. 7 圖 34溫度控制電路 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 壓力檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 該部分主要由壓力信號(hào)檢測(cè)和信號(hào)放大電路兩部分組成。 應(yīng)變片可 以將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化，為了顯示于記錄應(yīng)變的大小，還要將電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，因此需要有專用的測(cè)量電路，通常采用直流電橋和交流電橋。 由于應(yīng)變片的電橋電路的輸出信號(hào)一般比較微弱，所以目前大部分電阻應(yīng)變式傳感器的電橋輸出端與直流放大器相連電橋的輸出電壓于應(yīng)變成線性關(guān)系。若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性一致，即同為輸出電壓為兩者之差，若不同時(shí)，則輸出電壓為兩者之和。若相對(duì)兩橋臂的極性一直，輸出電壓為兩者之和，反之則為兩者之差。電橋供電電壓 U 越高，輸出電壓 Uo 越大。 本次設(shè)計(jì)的放大器采用了三運(yùn)放，因?yàn)樗?具有高共模抑制比的放大電路。它由三個(gè)集成運(yùn)算放大器組成 。 其中 AR1 和 AR2 為兩個(gè)性能一致 (主要指輸入阻抗，共模抑制比和增益 )的同相輸入通用集成運(yùn)算放大器，構(gòu)成平衡對(duì)稱差動(dòng)放大輸入級(jí)， AR3 構(gòu)成雙端輸入單端輸出的輸出級(jí)，用來進(jìn)一步抑制 AR1 和 AR2 的共模信號(hào)，并適應(yīng)接地負(fù)載的需要。由于每個(gè)放大器求和點(diǎn)的電壓等于施加在各自正輸