基于恒溫箱控制系統(tǒng)設計-文庫吧資料
2025-06-28 17:57本頁面
【正文】 DS18B20在電路中的連接，見圖6。圖5 DS18B20的寫時序圖對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。圖4 DS18B20的讀時序圖對于DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。（1） DS18B20的復位時序，見圖3圖3 DS18B20的復位時序圖置總線為低電平并保持至少480us，然后拉高電平，等待從端重新拉低電平作為響應，則總線復位完成。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。 由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源?！S18B20的引腳及功能介紹DS18B20的外形及TO－92封裝引腳排列見左圖，其引腳功能描述見表1，實測溫度和數(shù)字輸出的對應關系見表2.表1 DS18B20詳細引腳功能描述序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。1wire協(xié)議由復位脈沖、應答脈沖、寫0、寫讀0和讀1這幾種信號類型組成。如果命令序列混亂，單線器件將不會響應主機。主機和從機之間的通信主要分3個步驟：初始化單線器件、識別單線器件和單線數(shù)據(jù)傳輸。主機或從機通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至數(shù)據(jù)線，以允許設備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠釋放該線，而讓其他設備使用。單線技術適用于單主機系統(tǒng)，單主機能夠控制一個或多個從機設備。美國達拉斯半導體公司推出了一項特有的單線（1wire）技術?！尉€（1wire）技術 目前常用的微機和外設之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€有I2C總線、SPI總線等，其中，I2C總線采用同步串行兩線（一根時鐘線、一根數(shù)據(jù)線）方式，而SPI總線采用同步串行三線（一根時鐘線、一根輸入線和一根數(shù)據(jù)出線）方式。 （8）負壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 （6）用戶可自設定非易失性的報警上下限值。在10～+85℃ ℃。 （3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+～+ V。 DS18B20的特點介紹（1）獨特的單線接口方式，與單片機通信只需一個引腳，DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。讀、寫和執(zhí)行溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。通過編程，DS18B20可以實現(xiàn)9～12位的溫度讀數(shù)。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有電路簡單，在一根通信線上可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便?！∠到y(tǒng)硬件設計 DS18B20測溫電路DS18B20數(shù)字溫度計是Dallas公司生產(chǎn)的1－Wire器件，即單總線器件。(4) 溫度控制：根據(jù)檢測到的溫度控制電爐工作。(2) 顯示：顯示設置溫度及當前溫度。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示，系統(tǒng)基本硬件電路圖如圖2所示，在本系統(tǒng)中，DP1～DP3用于七段數(shù)碼顯示；；FUZA1控制光電開關，決定電加熱器是否工作；K1～K3用于按鍵控制；、進行聲光報警；串行口用于輸出顯示段碼；、。初始溫度設置好后，單片機開啟輸出控制模塊，使電熱器開始加熱，同時將從數(shù)字溫度傳感器DS18B20測量到的溫度值實時的顯示出來，當加熱到設定溫度值時，單片機控制聲光報警模塊，發(fā)出聲光報警，同時關閉加熱器。恒溫箱控制器的總體布局如圖1所示。5 硬件設計及工作原理 系統(tǒng)功能及工作流程介紹根據(jù)恒溫箱控制器的功能要求，并結合對51系列單片機的資源分析，即單片機軟件編程自由度大，可用編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。方案二：采用光電藕合器，控制信號與輸出信號可以很好的隔離，增強了系統(tǒng)的安全性和抗干擾能力。根據(jù)系統(tǒng)具體指標要求，可以對每一個具體部分進行分析設計。這樣既可以簡化硬件電路，又可以節(jié)省大量的I/O口線，為功能擴展留下空間。方案二：采用串行口驅動、靜態(tài)顯示，利用單片機的串行口輸出數(shù)據(jù)，顯示多位數(shù)碼，可節(jié)省大量的I/O口，但每個數(shù)碼管必須有一個驅動芯片，且每位段碼須接一個限流電阻，所須元件多，硬件電路比較復雜。綜合以上四種方案，本設計采用第四種方案，利用數(shù)字溫度計DS18B20作為溫度傳感器。方案四：采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，DS18B20提供九位溫度讀數(shù)，測量范圍55℃~125℃，采用獨特1WIRE 總線協(xié)議，只需一根口線即實現(xiàn)與MCU 的雙向通訊，具有連接簡單，高精度，高可靠性等特點?！娴臏y量精度。其中 Rt 是溫度為 t 攝氏度時的電阻；R0 是溫度為 0 攝氏度時的電阻；t 為任意溫度值，A,B 為溫度系數(shù)。在 0—100 攝氏度時，最大非線性偏差小于 攝氏度。方案二：采用溫度傳感器鉑電阻 Pt1000?！?控制溫度傳感器實現(xiàn)溫度信息采集以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖O計。顯然，本文中的核心器件是單片機和溫度傳感器，單片機采用常用的51單片機即可，而溫度傳感器的選擇則需慎重。整個控制系統(tǒng)分為硬件電路設計和軟件程序設計兩部分。因此一個較完善的控制器應具有以下功能： 溫度的測量與顯示；用戶設定功能(如溫度設定，定時設定等)； 對電加熱管的控制功能； 一些功能鍵(如定時自動加熱，恒溫控制，手動加熱等)； 安全措施(漏電檢測，安全失效保護，限溫保護等)。在溫度控制器中應用單片機，具有設計簡單、可靠性高、控制精度高，功能易擴展，有較強的通用性等優(yōu)點。傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻為溫度傳感器，但熱敏電阻的可靠性差、測量溫度準確率低，而且必須經(jīng)過專門的接口電路轉換成數(shù)字信號后才能由單片機進行處理。單片機的接口信號是數(shù)字電信號，要想用單片機獲取溫度這類非電信號的信息，毫無疑問，必須使用溫度傳感器。本設計從實際應用出發(fā)選取了體積小、精度相對高的數(shù)字式溫度傳感元件DS18B20作為溫度采集器，單片機AT89C51作為主控芯片，數(shù)碼管作為顯示輸出，實現(xiàn)了對溫度的實時測量與恒定控制。利用微機對溫度進行測控的技術，也便隨之而生，并得到日益發(fā)展和完善，越來越顯示出
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