【文章內(nèi)容簡介】 (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)為零點和靈敏度隨溫度變化而發(fā)生漂移。 1220 型是經(jīng)過溫度補償?shù)墓鑹鹤枋綁毫鞲衅?，采用雙列直插封裝結(jié)構(gòu)，適用要求成本低，性能優(yōu)越，長期穩(wěn)定性好的應用領域。 引腳序號 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 江蘇師范大學科文學院本科生畢業(yè)設計 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設計 9 通過激光修正的電阻實現(xiàn)了 0～ 50℃的溫度補償，還提供一個激光修正的電阻用于調(diào)節(jié)差動放大器的增益 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： （ 1）放大、校準和溫度補償； （ 2）多級壓力非線性修正； （ 3）直接輸出經(jīng)放大校準的模擬信號； （ 4）輸出與輸入電壓成正比； （ 5）溫補范圍為 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 江蘇師范大學科文學院本科生畢業(yè)設計 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設計 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 零點溫度誤差 177。 ％ Span 零點熱遲滯 177。 ％ Span 供電電壓 V 響應時間 ms 輸出噪音 μ V pp 長期穩(wěn)定性 177。 ％ Span 過載壓力 3X Rated 補償溫度 0 50 ℃ 工作溫度 40 +125 ℃ 貯存溫度 50 +150 ℃ 重量 3 grams 江蘇師范大學科文學院本科生畢業(yè)設計 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設計 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 型號 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，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。 START—— 轉(zhuǎn)換啟動信號 。 START=1 轉(zhuǎn)換啟動。 A、 B、 C—— 地址線、 通道端口選擇線。 CLK—— 時鐘信號。 ADC0809 要求外接時鐘頻率為 10kHz~。通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號。 EOC—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。 D7～ D0—— 數(shù)據(jù)輸出線。 OE—— 輸出允許信號。 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進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V)。 江蘇師范大學科文學院本科生畢業(yè)設計 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設計 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 單片機的連接主要涉及兩個問題。一是 8路模擬信號通道的選擇，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 江蘇師范大學科文學院本科生畢業(yè)設計 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設計 13 3 鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)硬件電路的設計 最小單片機系統(tǒng) 單片機最小應用系統(tǒng)， 指的是 用最少的元件組成的單片機 并且 可以 正常 工作的系統(tǒng)，對本次設計使用單片機來說，最小系統(tǒng)一般應該包括：單片機 ， 晶振電路 以及 復位電路。 晶振電路 典型的晶振值取 (因為可以準確地得到 9600波特率和 19200波特率，用于有串口通訊的場合 )/12MHz。 C2C1X T A L 2X T A L 1G N D 圖 31 晶振電路 復位電路 單片機上電后，在其 9 腳（ RESET）出現(xiàn) 24個振蕩 周期以上的高電平 后 ，單片機 內(nèi) 部 初始 復位。為了確保單片機正常復位，必需使其 第 9腳上出現(xiàn)的高電平保持 2μs以上。 復位電路 如圖 32 所示 。 江蘇師范大學科文學院本科生畢業(yè)設計 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設計 14 SS W P BR10kΩC220μ FV C CR S T 圖 3 2復位電路 系統(tǒng)的復位電路是由 RC 電路組成，外加一個手動復位按鈕。剛上電時或者觸動按鈕后 C5 兩端的電壓為 0，這時 RST 為高電平，而其高電平保持時間 是由 R和 C 的時間常數(shù)決定，由公式 (31)可知， C 充電的時間常數(shù)τ等于 ，遠遠大于 2μ s，即使 RST 高電平的時間保持 2μ s以上，確保了單片機正常復位。 τ＝ R*C (31) 溫度采集模塊設計 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 TH， TL作比較，若 TTH或 TTL，則將該器件內(nèi)的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令作出響應。因此，因此可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行告警搜索。 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 33 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉 [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 與單片機直接進行數(shù)據(jù)傳輸，不需要通過單片機來個 DS18B20 供電，保證了 DS18B20 工作的可靠性。 江蘇師范大學科文學院本科生畢業(yè)設計 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設計 15 V D DQDG N DD S 1 8 B 2 010kΩV C CP 2 . 3 圖 33溫度檢測模塊 溫度控制電路 設計 本系統(tǒng)采用繼電器進行對加熱器工作方式控制，從而鍋爐控制溫度。當 P口輸出高電平時，經(jīng)反相驅(qū)動器 7406 變?yōu)榈碗娖?，使發(fā)光二極管發(fā)光，從而使光敏三極管導通，進而是 Q3 導通 ，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的接口 如 圖 34所示。 輸出高電平時，加熱器通電，加熱器對鍋爐加熱，進行加熱處理。 輸出低電平時，加熱器斷電，加熱器對鍋爐加熱，不進行加熱處理。 R21kΩR31kΩR11kΩKP C 817QN P N7406DV C C+ 5VV C C P 1. 7 圖 34溫度控制電路 江蘇師范大學科文學院本科生畢業(yè)設計 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設計 16 壓力檢測電路設計 該部分主要由壓力信號檢測和信號放大電路兩部分組成。 應變片可以將應變轉(zhuǎn)換為電阻的變化，為了顯示于記錄應變的大小，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量電路，通常采用直流電橋和交流電橋。 由于應變片的電橋電路的輸出信號一般比較微弱，所以目前大部分電阻應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變成線性關系。若相鄰兩橋臂的應變極性一致，即同為輸出電壓為兩者之差，若不同時，則輸出電壓為兩者之和。若相對兩橋臂的極性一直，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。 本次設計的放大器采用了三運放，因為它具有高共模抑制比的放大電路。它由三個集成運算放大器組成 。 其中 AR1 和 AR2 為兩個性能一致 (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算放大器，構(gòu)成平衡對稱差動放大輸入級， AR3 構(gòu)成雙端輸入單端輸出的輸出級，用來進一步抑制 AR1 和 AR2 的共模信號，并適應接地負載的需要。由于每個放大器求和點的電壓等于施加在各自正輸入端的電壓，因此，整個差分輸入電壓現(xiàn)在都呈現(xiàn)在 RG 兩端。因為輸入電壓