基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-07-03 20:39本頁(yè)面
【正文】 HA/D轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘電路參數(shù)計(jì)算ADC0804片內(nèi)有時(shí)鐘電路，其振蕩頻率可按下式計(jì)算： fclk≈1/式中R和C分別是CLK_R和CLK_IN兩端外接一對(duì)地電阻、電容的阻容值。CEF0H25176。CDDCH20176。CCC7H15176。CBB4H10176。CAA0H8176。C98BH4176。C878H2176。故采用AD0804，ADC0804是8位模數(shù)轉(zhuǎn)化電路，它能把模擬電壓值轉(zhuǎn)化為8位二進(jìn)制碼，其轉(zhuǎn)化公式如下：DX=VIN*256/VREF 我們這里設(shè)置VREF 等于5V（因?yàn)檫@里懸空沒(méi)接，查資料可知其為5V），則DX 所對(duì)應(yīng)的值就是八位二進(jìn)制碼的十進(jìn)制值，具體轉(zhuǎn)化表如下：溫度值A(chǔ)DCin（V）DX十六進(jìn)制編碼溫度值A(chǔ)DCin（V）DX十六進(jìn)制編碼0176。 A/D轉(zhuǎn)換模塊由于系統(tǒng)對(duì)信號(hào)采集的速度要求不高，故可以采用價(jià)格低的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804，該轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度為100us,%，176。數(shù)碼管選用共陽(yáng)的，因此在其Vcc端要外接一個(gè)三極管（9013），通過(guò)控制三極管給數(shù)碼管供電，來(lái)控制數(shù)碼管的通斷?！?、11腳來(lái)控制選擇的路數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)編程來(lái)判斷該腳的高低來(lái)得知A/D轉(zhuǎn)換是否完成。9腳接一個(gè)10μF的電解電容再接地，來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。 數(shù)值處理部分及顯示部分 數(shù)值處理部分：我們采用8051芯片，其內(nèi)部自帶程序存儲(chǔ)器。.56伏。：選擇470k的電阻、。因此為了減少A/D轉(zhuǎn)換誤差，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大。此即為引入前置放大器的目的之所在。設(shè)A/D 轉(zhuǎn)換電路的模擬輸入電壓為Vi, 則經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換后的相對(duì)誤差表示為: (2)上式表明, 當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)選定后, 其相對(duì)誤差D與其模擬輸入電壓V i 成反比。VCC：電源供應(yīng)以及作為電路的參考電壓。VREF：輔助參考電壓。輸入單端正電壓時(shí)，VIN(－)接地；而差動(dòng)輸入時(shí)，直接加入VIN(+)、VIN(－)。CLK IN, CLK R：時(shí)鐘輸入或接振蕩元件（R,C）,頻率約限制在100kHz～1460kHz,如果使用RC電路則其振蕩頻率為1/（）./INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出，低電平動(dòng)作。/RD為高時(shí)，DB0～DB7處于高阻抗；/RD為低時(shí)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)才會(huì)輸出。ADC0804LCD—— 40℃～+85℃；引腳圖及說(shuō)明如圖所示：/CS：芯片選擇信號(hào)。1LSB；轉(zhuǎn)換時(shí)間：100μs；存取時(shí)間：135μs；8位CMOS逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路部分這部分最初想用ADC0809的，但為了配合使用CD4051，我們最終選擇了ADC0804。第三級(jí)運(yùn)放設(shè)計(jì)為反相比例放大電路，我們?cè)O(shè)計(jì)為將第二級(jí)的輸出電壓放大5倍?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)電位器使得輸出電壓達(dá)到要求。第一級(jí)運(yùn)放我們做成射級(jí)跟隨器的形式，起到阻抗匹配的作用。如以0℃；如以25℃為參考值，. 傳感器輸出信號(hào)放大電路部分由于取得的電壓量很小，我們選用LM324做為運(yùn)放，以為其內(nèi)部帶有四個(gè)運(yùn)放，可以使得運(yùn)放部分在電路版上不占用太大的體積。由于AD590采集的輸出數(shù)據(jù)是模擬量—電流，而且很小，不易測(cè)量，所以我們要將電流量轉(zhuǎn)換成電壓量，這樣有利于后面的放大及D/A轉(zhuǎn)換。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177。輸出電阻為710MW。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流 變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590的測(cè)溫范圍為55℃～+150℃。AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。軟件的調(diào)試府在仿真器提供的單步、斷點(diǎn)、跟蹤等功能的支持下對(duì)各子程序分別進(jìn)行調(diào)試．將調(diào)試完的工程序連接起來(lái)再調(diào)試．逐步擴(kuò)大調(diào)試范圍。0’…………………….………….………….………….………….、=0=011………….、=10=100、=1=111入口脈寬標(biāo)志位清0返回脈寬標(biāo)志位是高電平?把脈寬標(biāo)志位置1YN4初始化調(diào)用水溫檢測(cè)子程序調(diào)用PID算法子程序開(kāi)起定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到?調(diào)用脈寬子程序返回YN.3 系統(tǒng)控制總程序N初始化調(diào)讀溫度子程序調(diào)PWM子程序調(diào)PID子程序調(diào)發(fā)送子程序定時(shí)時(shí)間到Y(jié)PID子程序T1=T1+K(EkE(K1))設(shè)置溫度大于實(shí)測(cè)溫度設(shè)置溫度減實(shí)際溫度實(shí)際溫度減設(shè)置溫度置標(biāo)志位清標(biāo)志位差值放30HYN子程序返回占空比加上差值標(biāo)志位為1PWM占空比到上限PWM占空低到下限占空比減去差值5 參數(shù)計(jì)算系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。 1’32H223。30H延時(shí)Flaga=1等待按鍵放開(kāi)=0？=0？消抖等待按鍵放開(kāi)Flaga=1？、=001P1223。程序流程如下圖所示:NYYNYNNY開(kāi)始初始化、=000消抖31H223。設(shè)定可編程芯片的工作方式，對(duì)內(nèi)存中的工作參數(shù)區(qū)進(jìn)行初始化，顯示系統(tǒng)初始狀態(tài)。由于本模塊就進(jìn)行鍵盤(pán)與顯示任務(wù)，且鍵盤(pán)掃描與LED掃描是用同個(gè)74LS138來(lái)完成，可以將程序精簡(jiǎn)，即把鍵盤(pán)和顯示的程序合在一起放在主程序里。鍵盤(pán)的系統(tǒng)框圖如下： 鍵盤(pán)顯示圖一 鍵盤(pán)顯示圖二:以AT89C51單片機(jī)為控制核心，采集到溫度，經(jīng)放大，AD轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)處理，再通過(guò)串行口發(fā)送到顯示模塊因?yàn)榭紤]到PID運(yùn)算時(shí)需要調(diào)用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算程序庫(kù),程序需要占用很大的存儲(chǔ)空間,8051內(nèi)部的能滿(mǎn)足此要求,所以不需要擴(kuò)展外部ROM,系統(tǒng)中運(yùn)行中需要存放的中間變量只有給定溫度和實(shí)測(cè),可不必再擴(kuò)展。使用行列式，把這16個(gè)按鍵分為82，采用74LS138對(duì)8行鍵盤(pán)輪流掃描，從而判斷按鍵是否按下。顯示接口芯片8051，由8051負(fù)責(zé)鍵盤(pán)掃描、消抖處理和顯示輸出工作?？赏^(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置溫度，并顯示在數(shù)碼管上，并通過(guò)串口發(fā)送出去，另外檢測(cè)到溫度通過(guò)串口接收進(jìn)來(lái)，并顯示在相應(yīng)的數(shù)碼管上鍵盤(pán)的掃描輸入與顯示器的掃描輸出由單片機(jī)控制，但考慮到鍵盤(pán)與接口需要較多的I/O口線，如果直接由單片機(jī)控制，一方面必須擴(kuò)充系統(tǒng)I/O口，另
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