水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論(編輯修改稿)
2024-07-12 17:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，以方便人們生活所需。且 單片機(jī)具有處理能 力 強(qiáng)、運(yùn)行速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在溫度測量與控制方面，控制簡單方便，測量范圍廣，精度較高。 本文主要研究以 AT89C51 芯片作為該水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心， 溫度信號由 新型的數(shù)字溫度傳感器（ DS18B20）或熱電偶 提供。通過 軟件 實(shí)現(xiàn)對水溫 的 控制 ，使用 繼電器作執(zhí)行部件。 本文研究若用于低溫設(shè)備（如熱水器）等時(shí)，采用以單片機(jī)為控制核心，系統(tǒng)通過新型的數(shù)字溫度傳感器（ DS18B20）測得水溫，并送入單片機(jī)，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度；若用于高溫設(shè)備（如鍋 爐）等時(shí)，采用以單片機(jī)為控制核心，系統(tǒng)通過傳感器測得水溫，通過 A/D 轉(zhuǎn)換器將采樣輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)，并顯示當(dāng)前溫度。 本文的研究成果適用于各類化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾等工藝過程的溫度檢測和控制；同時(shí)還可以應(yīng)用于熱水器等小型的生活電器。 2 方案設(shè)計(jì) 總體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路 通過模塊方案的比較與論證，最終確定的系統(tǒng)組成方框圖如 圖 1 所示。本論文設(shè)計(jì)是主要采用AT89C51 單片機(jī)芯片來實(shí)現(xiàn)溫度采集、信號處理、溫度設(shè)置、溫度顯示和繼電器輸出控制等功能的主要核心芯片。利用數(shù)字溫度計(jì)來檢測 水溫；采用 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 來實(shí)現(xiàn)對溫度計(jì)采集到信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理；采用四位共陰 LED 和按鍵實(shí)現(xiàn)溫度的顯示和溫度的設(shè)置功能；采用繼電器來實(shí)現(xiàn)間接控制外圍設(shè)備。 圖 1 系統(tǒng)組成方框圖 3 部分外圍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路 本文通過方案比較與論證，最終確定的外圍系統(tǒng)組成方框圖如 圖 2 所示。外圍系統(tǒng)主要是利用數(shù)字溫度計(jì)來檢測水溫，并把數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)處理判斷水溫是否穩(wěn)定，是否啟動(dòng)加熱裝置。加熱部分是由單片機(jī)控制繼電器的輸出部分，并由繼電器間接控制加熱裝置的啟停。 圖 2 外圍系 統(tǒng)組成方框圖 3 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)是由單片機(jī)芯片 AT89C51 為核心，由電源部分、復(fù)位電路和晶振電路組成（如圖3 所示 ）。 圖 3 單片機(jī)最小系統(tǒng) 4 溫度檢測電路的設(shè)計(jì)與論證 方案一：采用溫度傳感器（ DS18B20）芯片來實(shí)現(xiàn)水溫的檢測（數(shù)字溫度計(jì)檢測電路 如圖 4所示），且輸出信號為數(shù)字信號。數(shù)字溫度計(jì) DS18B20 在 0℃ ～ 100℃ 時(shí)，最大線形偏差小于 1℃ 。最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì) DS18B20 和單片機(jī) AT89C52 構(gòu)成的溫度測量裝 置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。同時(shí)采用 AT89C51 單片機(jī)控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且硬件實(shí)現(xiàn)簡單，安裝方便。同時(shí)DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器是一種新型的 “ 一線器件 ” ，其體積更小、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。 DS18B20 內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號 f0，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號 f。當(dāng)計(jì)數(shù)門 打開時(shí)， DS18B20 對 f0計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門開通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對頻率的非線性予以被償。測量結(jié)果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應(yīng)為 9 位（符號點(diǎn) 1位），但因符號位擴(kuò)展成高 8 位，故以 16位被碼形式讀出，表 1給出了溫度和數(shù)字量的關(guān)系。 表 1 DS18B20 溫度 /數(shù)據(jù)關(guān)系 表 溫度 /℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125176。C 0000 0111 1101 0000 07D0H +85176。C 0000 0101 0101 0000 0550H +176。C 0000 0001 1001 0001 0191H +176。C 0000 0000 1010 0010 00A2H +176。C 0000 0000 0000 1000 0008H 0176。C 0000 0000 0000 0000 0000H 176。C 1111 1111 1111 1000 FFF8H 176。C 1111 1111 0101 1110 FF5EH 176。C 1111 1110 0110 1111 FF6FH 55176。C 1111 1100 1001 0000 FC90H 圖 4 數(shù)字溫度計(jì)檢測電路 方案二：采用熱電偶溫差電路測溫，溫度檢測部分可以使用低溫?zé)崤?，熱電偶由兩個(gè)焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成（熱電偶的構(gòu)成如 圖 5），熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩種金屬的接觸電勢和單一導(dǎo)體的溫差電勢組成。通過將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測量該電壓，便可推斷出檢測結(jié)點(diǎn)的溫度。數(shù)據(jù)采集 5 部分則使用帶有 A/D 通
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1