【文章內(nèi)容簡介】 圖如圖1所示，初始化I/O口初始化液晶初始化5532初始化18B20輸出PWM波控制電機開始檢測溫度和高度與C杯溫度相同顯示C杯溫度結(jié)束與C杯高度相同顯示C杯高度自動定量水溫控制器流程圖第三章 硬件設(shè)計傳感器：能夠把非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件稱為傳感器，傳感器實質(zhì)上是一種功能塊，其作用是將來自外界的各種信號轉(zhuǎn)換成電信號。隨著技術(shù)的不斷進步，傳感器也有了飛速的發(fā)展，體積變得越來越小，精度越來越高，功能也越來越強大。 溫度傳感器DS18B20DS18B20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。DS18B20的管腳排列如下:DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。注意ds18b20的中間的接線端口為數(shù)據(jù)輸入端以單總線溫度傳感器DS18B20為核心，以MSP430F149芯片控制器制作的結(jié)構(gòu)簡單、測溫準確、具有一定控制功能的智能溫度控制器，它的體積更小、適用電壓更寬、功耗極低、更經(jīng)濟，它的測量溫度范圍為－55～＋125℃，在－10～＋85℃范圍內(nèi)，精度為177?！?，DS18B20可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，精度為177。℃。. 溫度檢測單元A杯熱水 ，B杯冷水，C杯混合水每一個DSl820包括一個唯一的64位長的序號，該序號值存放在DSl820內(nèi)部的ROM(只讀存貯器)中。開始8位是產(chǎn)品類型編碼(DSl820編碼均為10H)，接著的48位是每個器件唯一的序號，最后8位是前面56位的CRC(循環(huán)冗余校驗)碼。DSl820中還有用于貯存測得的溫度值的兩個8位存貯器RAM編號為0號和1號。1號存貯器存放溫度值的符號，如果溫度為負 (℃)，則1號存貯器8位全為1，否則全為0。0號存貯器用于存放溫度值的補碼，LSB(最低位)的“1”℃。將存貯器中的二進制數(shù)求補，再轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)，并除以2就得到被測溫度值(55℃～125℃)。測溫范圍符合本次設(shè)計的要求。每只DS1820都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導線，但完成溫度測量的時間較長。采取外部供電方式則多用一根導線，但測量速度較快。所以我采用第二種方式與單片機進行接線。單片機對溫度的讀取將通過軟件來實現(xiàn)。、 DS18B20與單片機的連接方式示意圖在正常情況下，℃，這樣的分辨率對于溫度測量精度略顯不足。在對DS1820測溫原理進行仔細分析的基礎(chǔ)上，可以采取讀取DS1820內(nèi)部暫存寄存器，再進行數(shù)據(jù)處理的方法，℃℃甚至更高。DS1820的存儲器如表4所示，它由9個字節(jié)組成。頭兩個字節(jié)包含測得的溫度信息，高字節(jié)為所測溫度符號位，若是正溫度則該字節(jié)為全0，若是負溫度則該字節(jié)為全1，低字節(jié)為所測溫度數(shù)值的補碼。它們可由主機通過發(fā)存貯器命令而讀出，這是通常讀取DS1820溫度數(shù)據(jù)的方法，℃。表4：DS1820存儲器地址表第三、四字節(jié)包含溫度上下限報警值，第五、六字節(jié)保留未用，最后一字節(jié)包含CRC校驗代碼。第七字節(jié)為計數(shù)器對給定溫度的計數(shù)剩余值。第八字節(jié)為給定溫度處每一個攝氏度的計數(shù)個數(shù)，即溫度每升高一度，計數(shù)器必須經(jīng)歷的計數(shù)個數(shù)，不同溫度處計數(shù)個數(shù)不同，它由，斜率累加器產(chǎn)生。我們可以利用第七、八字節(jié)通過以下步驟實現(xiàn)溫度高分辨率數(shù)據(jù)的獲取:(1)首先通過存儲器讀命令讀取DS1820存儲器9個字節(jié)數(shù)據(jù)。(2)第一、℃位，即最后一位，得到的是溫度值的整數(shù)部分，將這個值記為Temp。(3)將第七、八字節(jié)數(shù)據(jù)分別記為Count_remain、Count_per_c。℃、℃為進位界限的關(guān)系，實際溫度T可用下式計算得到 (20)因變送器設(shè)計溫度范圍為0～70℃，在進行匯編語言編程時，故在計算時采用無符號數(shù)，數(shù)據(jù)用雙字節(jié)保存，高字節(jié)作為整數(shù)，低字節(jié)作為小數(shù)。最后的算出的溫度數(shù)據(jù)還要轉(zhuǎn)換為10位數(shù)據(jù)，送到D/A轉(zhuǎn)換器進行處理，其中高7位為整數(shù)，低3位為小數(shù)。而雙字節(jié)結(jié)果則通過串行通信方式發(fā)送到上位機。 整個獲取溫度數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖20所示。圖20：獲取溫度程序流程圖壓力傳感器原理：壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境；本設(shè)計使用CS5532A/D轉(zhuǎn)換芯片，將壓力傳感器采集的壓力信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過液晶實時顯示水位高度。 通過測量杯中水的重量,從而由水的體積公式間接推導出液面高度(該過程通過軟件部分實現(xiàn)，推到過程見后文的算法部分).WTP803 懸臂梁式稱重(測力)傳感器 產(chǎn)品特點及結(jié)構(gòu)：采用合金鋼材質(zhì)，焊接密封。主要適用電子臺秤、汽車衡量等接線方法 輸入(電源) + ： 紅色；輸入(電源) ： 黑色；輸出(信號) + ： 綠色；輸出(信號) ：白色 電機驅(qū)動單元電機的選擇，驅(qū)動電路的選擇水箱采用雙電機分離驅(qū)動方式。直流電動機體積小，效率高，出力大，起動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，動態(tài)特性好，控制方便。電機型號選擇時在體積，功率和轉(zhuǎn)速基本條件滿足的前提下主要還考慮伺服性能；綜上幾點要求我們選用了 L 171 955 651型微型直流電機。 水箱加水過程中要求被控電機能夠調(diào)速控制， 一種能在高頻工作的低功率ＣＭＯＳ驅(qū)動電路包括一ＣＭＯＳ輸出驅(qū)動電路和用于驅(qū)動ＣＭＯＳ輸出驅(qū)動電路的一對ＣＭＯＳ預驅(qū)動電路?！』趫鲂艿闹绷麟姍C驅(qū)動控制電路設(shè)計，以N溝道增強型場效應管為核心，設(shè)計了一種直流電機調(diào)速驅(qū)動控制電路，滿足大功率直流電機驅(qū)動控制。實驗表明該驅(qū)動控制電路具有結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動能力強、功耗低的特點。 整個電機控制電路由下圖所示的閉合環(huán)路構(gòu)成，PWM輸出脈沖信號控制電機的運轉(zhuǎn)速度，從而控制流量。 帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864,內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集 A/D轉(zhuǎn)換單元CS5532 是高集成度的ΔΣ模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由于運用了電荷平衡技術(shù)，其性能可以達到24 位。CS5532是雙通道的A／D轉(zhuǎn)換器，其封裝形式有20腳雙列直插式和20線貼片式，本設(shè)計選用20腳雙列直插式。 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元 設(shè)置幾個按鍵用來優(yōu)化硬件系統(tǒng)的功能，用來設(shè)定系統(tǒng)的開始、運行、水溫、水位高度等；同時又設(shè)置了一個溫度傳感器，用來檢測管中的