基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)資料(編輯修改稿)
2025-07-20 18:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器的主要特點(diǎn)是輸出阻抗高，輸出電流不受傳輸線路電壓降和電壓噪聲的影響，且對(duì)電源電壓的脈動(dòng)和漂移具有很強(qiáng)的抑制能力。電流輸出溫度傳感器欲與微處理器接口時(shí)，一般需將電流變成電壓，然后再用A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成微處理器可以處理的信號(hào)。這樣的傳感器有AD公司的AD590、TMP17等。 圖32 采用V/F接口的電路輸出跳變信號(hào)的模擬溫度傳感器在某些系統(tǒng)中，并不需要知道精確的溫度值，而只需了解溫度是否高于或低于某特定值即可。該信息可用來觸發(fā)風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器等控制單元。這種特殊的模擬溫度傳感器一般只是輸出跳變信號(hào)進(jìn)行控制，通常稱之為溫度控制器。將傳感器與比較器組合電路進(jìn)行集成，使系統(tǒng)進(jìn)一步簡(jiǎn)化。這種集成的溫度控制器經(jīng)常被稱為溫度開關(guān)。這種單片器件組合了傳感器、比較器、電壓基準(zhǔn)和必要的電阻等多種器件。當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)門限時(shí)，輸出電平發(fā)生跳變，控制加溫或致冷器件通斷。MAXIM公司的MAX6501/6502是熱溫開關(guān)，從廠家45℃到95℃預(yù)置了6種溫度門限。MAX6503/6504是冷溫開關(guān)，其溫度門限為15℃和5℃兩種。MAX6501/6503為開漏輸出，低電平有效。MAX6502/6504為推拉輸出，高電平有效。MAX6501的輸出經(jīng)上拉電阻后可以直接驅(qū)動(dòng)微處理器的中斷或復(fù)位，如圖33所示。圖33 采用溫度開關(guān)的接口電路MAX6502的輸出經(jīng)簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)后，可以直接控制風(fēng)扇工作。通過一些簡(jiǎn)單的電路配合，還可以將其應(yīng)用于溫度窗口報(bào)警。分層次控制等。這樣的芯片還有AD公司的AD22105等。 數(shù)字溫度傳感器 將模擬溫度傳感器與數(shù)字轉(zhuǎn)換接口電路集成在一起，就成為具有數(shù)字輸出能力的數(shù)字溫度傳感器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體溫度傳感器與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路、接口電路以及各種其它功能電路逐漸集成在一起，形成了功能強(qiáng)大、精確、價(jià)廉的數(shù)字溫度傳感器。單線輸出的數(shù)字溫度傳感器單線輸出的特點(diǎn)是接口電路簡(jiǎn)單，測(cè)出的溫度值精確，所以在一般應(yīng)用中，這種芯片得到了偏愛。由于只有一根輸出線，測(cè)量出的溫度值必須轉(zhuǎn)換成某種方式進(jìn)行輸出。常見的輸出方式有時(shí)間輸出、頻率輸出及數(shù)值輸出等，然后再由微處理器將溫度傳感器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成真實(shí)溫度值，進(jìn)行進(jìn)一步的處理與控制。時(shí)間輸出的溫度傳感器AD公司的TMP03/04是常用的時(shí)間輸出的數(shù)字溫度傳感器。它們輸出經(jīng)過調(diào)制后的矩形波，應(yīng)用中只需測(cè)得其輸出方波占空比T1/T2中T1和T2的實(shí)際時(shí)間寬度，即可計(jì)算出被測(cè)對(duì)象的溫度。與微處理器連接時(shí)只需將芯片的輸出與微處理器的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器相連，就可很容易地測(cè)出TT2的時(shí)間寬度，并計(jì)算出相應(yīng)的溫度值。MAXIM公司的MAX6578也是一種輸出時(shí)間的溫度傳感器。它輸出的方波信號(hào)周期正比于絕對(duì)溫度。MAXIM公司的MAX6575 L/H芯片是另一種非常方便實(shí)用的時(shí)間輸出的溫度傳感器。它的特點(diǎn)是在一根I/O線上最多可以同時(shí)接8只芯片，同時(shí)測(cè)8個(gè)點(diǎn)位的溫度而不相互干擾。通過對(duì)管腳TS0、TS1的不同連接及選擇“L”、“H”不同型號(hào)，可以設(shè)置芯片的不同延時(shí)系數(shù)。測(cè)量溫度時(shí)，微處理器啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，經(jīng)正比于絕對(duì)溫度值的延時(shí)t后，MAX6575拉低I/O線。通過測(cè)量這個(gè)延時(shí)時(shí)間t，再利用所設(shè)置的該芯片的延時(shí)系數(shù)，可以計(jì)算出該芯片所測(cè)的溫度值。由于各芯片延時(shí)系數(shù)不同，其延時(shí)時(shí)間并不會(huì)相互重疊，使用微處理器的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可以分別測(cè)出各個(gè)芯片的延時(shí)時(shí)間，再計(jì)算出各個(gè)芯片所測(cè)出的溫度。頻率輸出的單線溫度傳感器MAX6577是輸出頻率信號(hào)的數(shù)字溫度傳感器。它輸出占空比為1/2的方波，其頻率正比于絕對(duì)溫度。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及使用方式與MAX6578非常相似。通過引腳TS0、TS1選擇適當(dāng)?shù)念l率/溫度比例常數(shù)，再由微處理器的內(nèi)部計(jì)數(shù)器測(cè)出頻率后，計(jì)算出所測(cè)溫度。其與微處理器的接口方式如圖34所示。圖34 時(shí)間輸出的溫度傳感器與微處理器的接口電路數(shù)值輸出的單線溫度傳感器數(shù)值輸出的單線溫度傳感器直接以串行方式輸出芯片測(cè)出的具體溫度數(shù)值，所以其時(shí)序非常重要。DALLAS公司的DS1820就是這樣一種獨(dú)特的溫度傳感器。它只需一個(gè)接口引腳即可通信，可用數(shù)據(jù)線供電，并具備多點(diǎn)測(cè)溫能力。其讀寫時(shí)序主要有復(fù)位、讀時(shí)間片和寫時(shí)間片三種時(shí)序操作。芯片本身帶有命令集和存儲(chǔ)器，微處理器通過發(fā)出控制命令，對(duì)芯片存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫，完成溫度測(cè)量。芯片電源也可由微處理器的一個(gè)I/O口提供。微處理器在讀寫DS1820前先使其復(fù)位，檢測(cè)到其應(yīng)答信號(hào)后，微處理器發(fā)ROM操作命令，然后再發(fā)控制命令。多點(diǎn)溫度測(cè)量時(shí)，只需并聯(lián)多只DS1820并放在各測(cè)溫點(diǎn)上，在使用前對(duì)各個(gè)芯片進(jìn)行ROM搜索并將各個(gè)芯片的序列號(hào)保存起來。以后對(duì)每個(gè)DS1820尋址時(shí)，只要發(fā)相應(yīng)的序列號(hào)，然后再對(duì)其進(jìn)行其它操作即可。與DS1820類似的芯片還有DS1822。基于總線協(xié)議輸出的數(shù)字溫度傳感器為了提高可靠性，方便使用，人們又設(shè)計(jì)了許多基于某種總線協(xié)議輸出的數(shù)字溫度傳感器。這種溫度傳感器一般有多根線輸出。輸出格式和時(shí)序嚴(yán)格遵守某種協(xié)議，適用于各種場(chǎng)合，尤其是遠(yuǎn)端測(cè)量。常見的協(xié)議格式還有SMBus協(xié)議。MAXIM公司的MAX1617～1619系列都是采用SMBus串行接口的遠(yuǎn)端溫度傳感器。MAX1619用來監(jiān)測(cè)PC機(jī)內(nèi)CPU的溫度。它通過施加電流并測(cè)量正向結(jié)壓測(cè)量外部PN結(jié)（分立晶體管、ASIC或CPU內(nèi)）的結(jié)溫，并通過SMBus二線串行接口將結(jié)果（8位精度）傳給微處理器。4 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89S51單片機(jī)是低功耗的，具有4KB在線可編程FLASH存儲(chǔ)器的單片機(jī)。它與通用AT89C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)和管腳兼容。AT89S51具有如下特征：n 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器含有4KB的Flash存儲(chǔ)器，允許在線編程，擦寫周期可達(dá)100
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