【導讀】陽科技公司提供的一新款產品SPCE061A芯片作為該控制系統(tǒng)的核心。器作執(zhí)行部件，使系統(tǒng)靜態(tài)誤差降低到最小。本次設計還充分利用了SPCE061A單片成。形處理功能，來實現(xiàn)了語音播報溫度和打印溫度變化曲線的要求。全文的內容主要包括：。展迅速，并在智能化自適應參數(shù)自整定等方面取得成果。在這方面以日本、美國、控制儀表國內技術還不十分成熟，形成商品化并廣泛應用的控制儀表較少備。溫度控制不好就可能引起生產安全，產品質量和產量等一系列問題?？刂坪苤匾?，但是要控制好溫度常常會遇到意想不到的困難。況復雜、參數(shù)多變、運行慣性大、控制滯后等特點,它對控制調節(jié)器要求較高。選取和控制控制算法的選擇、和整體電路的設計以及部分電路的設計。制，使用SSR固態(tài)繼電器作執(zhí)行部件。系統(tǒng)設計水溫可以在一定范圍內由人工設定，速性與較小的超調，以及十進制數(shù)碼管顯示、溫度曲線打印等功能。

　　

【正文】 24 口。 圖 11 鍵盤電路圖 KEY1:設置溫度的十位數(shù)； 09 KEY2:設置溫度 的個位數(shù)； 0— 9 KEY3: 工作模式選擇鍵，共有三種工作模式：正常工作狀態(tài)、溫度重新設置、語音播報設置 。 系統(tǒng) 電源開啟 后，數(shù)碼管全部顯示為零，根據(jù)按 KEY1 次數(shù) ,十位的數(shù)碼管 依 順序 逐次 增加 。 同樣 KEY2,也如此。按 KEY3 后，系統(tǒng)開始測溫， 并與采集的溫度進行比較，通過軟件來控制電爐的開關 。 同時 語音播報變化的整數(shù)值溫度。 測溫部分電路 測量溫度傳感器的選擇是設計時首要考慮的問題，根據(jù)題目要求，需要進行常溫區(qū)的溫度測量。 為了減少干擾， 溫度傳感器 選用 Pt電阻，運放采用 HT9274 集成芯片 。 整個數(shù)據(jù)采集部分電路圖如圖 12 所示。 該電路的工作原理為：隨著電熱爐的爐絲溫度變化，水受其熱溫度發(fā)生變化，于是溫度傳感器 Pt1000 的阻值隨水溫的變化而變化，此信號變化通過測量放大器 HT9274 以及右測量放大器組成的負反饋非線性補償電路，把阻值的較小變化轉化為 1V～ 5V 的標準電壓信號，既是將溫度變化轉變?yōu)殡妷鹤兓? Pt 型鉑熱電阻的測溫精度高、穩(wěn)定性好，是 200?+650℃溫度范圍內應用很廣黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 25 的一種電阻型溫度傳感器。 Pt 電阻在 0 攝氏度時，阻值為 1 千歐姆，在 100 攝氏度時，阻值為 1380 歐姆，則 表示阻值變換從 0—— 1380 歐姆，電壓從 0V—— 。 因為 Pt 電阻中電流基本為 1— 2mA,則 Pt 電阻電壓就在 0— 380mV 波動。因此采用10 倍電壓放大?；緷M足 SPCE061A 數(shù)模轉換。 圖 12 測溫電路 HT9274 集成四個運算放大器。由單電源供電，工作電壓為 —— 。HT9274 利用標準 CMOS 制程，提供與 LM324 、 TL274 及 WT274 等相似產品完全兼容的接腳。 HT9274 為 14pin DIP/SOP 的包裝，其低操作電壓及穩(wěn)定的質量特性，提供了完美的輸出驅動能力。 HT9274 適用于低功率操作的應用，如電話局線界面、傳感器放大器及一些電池操作的攜帶式電子產品。 采用差動運放， 可以進行手動調節(jié)，定零點比較方便，較準確。此處 通過可調分壓電阻可以滿足零點調節(jié)。 零點調節(jié) 方法：外接固定阻值 1K 歐姆，調節(jié)電位器輸出電壓為穩(wěn)壓二極管電壓值。此處為 。 繼電器控制電路 此電路用于在閉環(huán)控制系統(tǒng)中對被控對象實施控制，此處被控對象為電爐絲，采用對加在電爐絲兩端的電壓進行通斷的方法進行控制，以實現(xiàn)對水加熱功率的調整，從而達到對水溫控制的目的。對電爐絲通斷的控制采用 SSR 固態(tài)繼電器 。它的使用非常簡單，只要在控制臺端加上一 TTL 電平，即可實現(xiàn)對繼電器的開關。 圖 13 為 通過三極管 NPN8050 來 控制繼電器的開關 的 。 繼電器采用的是帶光電黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 26 隔離的過零型雙向可控硅 ACSSR 固態(tài)繼電器，為使其實現(xiàn)過零控制，就是要實現(xiàn)工頻電壓的過零檢測，并給出脈沖信號，由單片機控制雙向可控硅過零脈沖數(shù)目。當在其輸入端加入（撤離）控制信號時，輸出端接通（斷開）。 圖 13 繼電器控制電路 即本電路的工作原理是：高電平導通，線圈有電，電池結構觸點吸合；低電平斷開，線圈無電，電池結構觸點分離，線路斷開。從而控制電爐與電源的通斷，來達到加熱或冷卻爐絲的目的，最終實現(xiàn)使碗中水溫度穩(wěn)定在設定值上。 電源電路 如圖 14 所示是電源部分的電路， 5V直流電壓經過 SPY0029A（相當 于一般 穩(wěn)壓器）后給整個系統(tǒng)供電。 SPY0029A 是凌陽公司設計的電壓調整 IC，是 的三端穩(wěn)壓器，采用 CMOS 工藝。且具有靜態(tài)電流低、驅動能力強、線性調整好等特點。（需要注意 SPY0029A 最大輸出電流為 50mA）。 黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 27 圖 14 電源電路 圖中的 VDDH 為 SPCE061A 的 I/O 參考電平，接 SPCE061A 的 51 腳步，這種接法使得 I/O 輸出高電平為 ； VDDP 為 PLL 鎖相壞電源，接 SPCE061A 的 7 腳； VDD和 VDDA為數(shù)字電源，分別接 SPCE061A的 15腳和 36腳； AVSS1是模 擬地，接 SPCE061A的 24 腳； VSS 是數(shù)字地，接 SPCE061A 的 38腳； AVSS2 接音頻輸出電路的 AVSS2。 數(shù)碼顯示電路 （ 1）數(shù)碼管簡介 用單片機驅動 LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，使用的硬件較多。 動態(tài)顯示需要 CPU 時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU 時間多。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅動 電路，動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 LED 數(shù)碼管顯示還有數(shù)碼管是共陰極還是共陽極管。采用共陰極數(shù)碼管還是共陽極數(shù)碼管并沒有太明顯的優(yōu)、缺點，照顧事故同樣同一數(shù)碼對應的筆劃信息碼往往相互是置反的關系。例如 0、 ?的筆劃信息碼可能不是 3FH、 06H、 5BH、4FH、?而是改變?yōu)?C0H、 F9H、 A4H、 B0H、 99H、?。 （ 2）電路設計簡介 數(shù)碼顯示電路如圖 15 所示。此處使用的電阻起限流和穩(wěn)流作用。晶體管用來做電流開關，總體來說電阻和晶體管都是用來調整 LED 數(shù)碼管亮度的。 黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 28 圖 15 數(shù)碼顯示電路 本電路采用共陰極數(shù)碼管 LG5641A 進行動態(tài)顯示， LG5641A 具有四位數(shù)碼管，這四個數(shù)碼管的段選 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g分別接在一起，每一個都擁有一個共陰的位選端，通過動態(tài)顯示可輪流顯示 設置溫度與測量溫度 ，這有利于節(jié)省 I/O 口。用 IOB0— IOB2 口作為位選控制， IOA0— IOA9 口傳輸要顯示的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)線和位選線直接接凌陽 SPCE061A 單片機的 I/O 口即可，因為 I/O 口輸出電流很小不會對LED 造成損壞，它的電壓值卻足以驅動 LED，這不像別的單片 機還要外接驅動電路和電阻，采用凌陽 SPCE061A 單片機大大減化了設計過程和硬件電路。 使用單片機系統(tǒng)串行輸出，利用其串 /并轉換功能，送入數(shù)碼管顯示。 外接三位數(shù)碼管，通過三極管控制 LED 片選。 基本的半導體數(shù)碼管是有 7個條狀發(fā)光二極芯片排列而成的，也稱為七段數(shù)碼顯示器，可實現(xiàn) 0～ A～ F以及 H、 P 的顯示。從各發(fā)光電極連接方式分為共陽極和共陰極兩種。共陽極是指筆畫顯示器各段發(fā)光管的陽極（即 P區(qū)）是公共的，而陰極互相隔離。共陰極型是筆畫顯示器各段發(fā)光管的陰極（即 N 區(qū)）是公共的，而陽極是互相隔離的，共陰極 LED 數(shù)碼管的 a～ g七個發(fā)光二極管加高電平（“ 1”）發(fā)亮，加低電平（“ 0”）發(fā)暗，而共陽極的 LED 的數(shù)碼管的 a～ g七個發(fā)光二極管正好相反。 LED 字形代碼表見表 2。 表 2 LED字形代碼表 所顯示字符 段符號 十六進制代碼 黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 29 dp g f e d c b a 共陰極 共陽極 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH C0H 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H F9H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH A4H 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH B0H 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 99H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 92H 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 82H 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H F8H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 80H 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 90H A 0 1 1 1 0 1 1 1 77H 88H B 0 1 1 1 1 1 0 0 7CH 83H C 0 0 1 1 1 0 0 1 39H C6H D 0 1 0 1 1 1 1 0 5EH A1H E 0 1 1 1 1 0 0 1 79H 86H F 0 1 1 1 0 0 0 1 71H 8EH H 0 1 1 1 0 0 0 1 76H 89H P 0 1 1 1 0 0 1 1 73H 8CH U 0 0 1 1 1 1 1 0 3EH C1H 熄滅 0 0 0 0 0 0 0 0 00H FFH 音頻輸出電路 凌陽 SPCE061A 單片機自帶雙通道 DAC 音頻輸出， DAC DAC2 轉換輸出的模擬量電流信號分別通過 AUD1 和 AUD2 管腳輸出， DAC 輸出為電流型輸出，所以 DAC輸出經過 SPY0030 音頻放大，以驅動喇叭放音，這為單片機的音頻設計提供了極大方便。 本系統(tǒng)的 音頻部分的原理圖如 圖 16 所示，在圖中可以看到兩個跳線，其作用黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 30 在于可以測量 DAC 的輸出波形；另外拔掉跳線，可以斷開 DAC 到喇叭放大的通路，使得 DAC 通道處于開路狀態(tài)。這樣便于用 DAC 做其他用途，用戶可以用過這個跳線來加入自己的外圍電路。 圖 16 音頻輸出電路 SPCE061A 內置兩路 10 位 DAC，只需要外接功放電路即可完成語音的播放。 本電路使用 SPY0030 功率放大器，主要是將 SPCE061A 兩路音頻輸出端通過SPY0030 放大，經喇叭播放。 SPY0030 當于 LM386 但是比 386 音質好 ，而且它的工作電壓范圍為為 ～ 6V，此處電路只需要 ，最大輸出功率可達 850mW。而386 的工作電壓要求至少 4V，且輸出功率只有 100mW。 黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 31 3 系統(tǒng)軟件設計 該水溫控制系統(tǒng)軟件控制部分是在 181。