基于單片機(jī)的恒溫箱智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案-在線瀏覽
2025-06-20 22:34本頁(yè)面
【正文】 +30V，低功耗。AD590輸出電流值和它所測(cè)絕對(duì)溫度有精確的線性關(guān)系，由于生產(chǎn)廠家生產(chǎn)時(shí)采用激光微調(diào)來(lái)校正集成電路內(nèi)的薄膜電阻，使其在攝氏零度（），靈敏度為1uA/℃。 AD590的輸出電流是以攝氏零度（對(duì)應(yīng)絕對(duì)溫度為273K）為基準(zhǔn)，每增加1℃，它會(huì)增加1μA輸出電流，因此在室溫25℃時(shí)，其輸出電流Iout=（273+25）=298μA。圖33 AD590基本應(yīng)用電路注意事項(xiàng)：Vo的值為Io乘上10K，以室溫25℃而言，輸出值為10K298μA=測(cè)量Vo時(shí)，不可分出任何電流，否則測(cè)量值會(huì)不準(zhǔn)[6]。本設(shè)計(jì)的放大電路采用高精度集成運(yùn)放OP07做放大元件， OP07的電源電壓范圍為：3～18V，輸入電壓范圍為：0～14V。圖34 AD590放大電路電路分析：AD590的輸出電流I=（273+T）μA（T為攝氏溫度），因此測(cè)量的電壓V為（273+T）μA10K=（+T/100）V。然后使用差動(dòng)的放大器，其輸出Vo為（100K/10K）（V2V1）=T/10，假設(shè)溫度為攝氏28℃，輸出的電壓接A/D轉(zhuǎn)換器，那么A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字值就與攝氏溫度成比例線性關(guān)系。由于大規(guī)模集成的電路技術(shù)發(fā)展，各種高精度的、低功耗的、可編程的、低成本的A/D轉(zhuǎn)換器不停推出，這促使微機(jī)控制的系統(tǒng)電路更加的簡(jiǎn)潔，更高可靠性。 TLC2543與單片機(jī)接口電路TLC2543與單片機(jī)接口電路如圖35所示。當(dāng)P0口訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。在EPROM編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。P1口：內(nèi)部帶有上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（IIL）。P2口：內(nèi)部帶有上拉電阻的8位雙準(zhǔn)向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。在這種情況下，P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能。當(dāng)向P3口寫(xiě)1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。?RST：復(fù)位輸入，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位。? ：程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。?/VPP：功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端，當(dāng)=0時(shí)，則只使用片外ROM；當(dāng)=1時(shí)，則允許使用片內(nèi)ROM。 硬件接口電路的設(shè)計(jì)復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。但由于本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)。TM240128A主要技術(shù)和性能如下：電源：VDD：＋5V177。TM240128A與單片機(jī)接口電路如圖36所示。圖37 TM240128A字模其取模的方式為：左上－左下－右上－右下。還因?yàn)閱纹瑱C(jī)的處理速度不是很高，所以漢字要盡量使用靜態(tài)顯示，在程序運(yùn)行時(shí)只對(duì)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新。矩陣鍵盤(pán)由一組排列成矩陣形式的按鍵開(kāi)關(guān)組成，通常有編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)兩種類(lèi)型。（1）編碼鍵盤(pán)編碼鍵盤(pán)中某個(gè)鍵按下后，能夠提供與該鍵相對(duì)應(yīng)的編碼信息。（2）非編碼鍵盤(pán)它是用較為簡(jiǎn)單的硬件和一套專(zhuān)用程序來(lái)識(shí)別按下鍵的位置，并提供與按下鍵相對(duì)應(yīng)的中間代碼，然后再把中間代碼轉(zhuǎn)換成要對(duì)應(yīng)的編碼。常用的方法有：(1)行反轉(zhuǎn)法(2)行掃描法(3)行列掃描法本文所設(shè)計(jì)的智能控制系統(tǒng)還要有數(shù)據(jù)的選擇，設(shè)定值的增加、減少，本系統(tǒng)信息輸入量小，所以采用三鍵式的輸入，其電路圖如圖38 按鍵電路圖所示。其中，“SEL”鍵為系統(tǒng)的選擇按鈕，“ADD”為設(shè)定值加鍵，“DEC”為設(shè)定值減鍵。當(dāng)按下“ADD” 鍵時(shí)，系統(tǒng)設(shè)定值加一，當(dāng)按下“DEC”鍵時(shí)，系統(tǒng)設(shè)定值減一。同時(shí)，液晶顯示出此時(shí)的實(shí)時(shí)溫度。圖39 系統(tǒng)報(bào)警電路 強(qiáng)電控制及過(guò)零檢測(cè)電路 電熱絲的控制電路在本系統(tǒng)中，因?yàn)楸豢刂齐娐窞槭须?20V強(qiáng)電，所以在微電控制強(qiáng)電的電路中，要用到隔離電路對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行隔離，較為常用的是光電耦合器。光電耦合器的測(cè)試可用萬(wàn)用表判斷好壞，斷開(kāi)輸入端電源，用R1k檔測(cè)2腳電阻，正向電阻為幾百歐，反向電阻幾十千歐，4腳間電阻應(yīng)為無(wú)限大。調(diào)節(jié)RP，4間腳電阻發(fā)生變化，說(shuō)明該器件是好的。在本系統(tǒng)中用到的是TLP5211光耦，其控制電路如圖310所示。 過(guò)零檢測(cè)電路工頻電壓是一個(gè)交流電壓，而我們要控制晶閘管的方法也就是以此處為切入點(diǎn)，來(lái)控制晶閘管的導(dǎo)通角，達(dá)到控制加在電熱絲兩端的電壓的有效值的目的。圖311 過(guò)零檢測(cè)電路我們先假設(shè)，當(dāng)變壓器T1加正半周電壓時(shí)，D2的正端加高電壓，使Q3導(dǎo)通，這時(shí)INT輸出低電平；同樣，當(dāng)T1加負(fù)半周電壓時(shí)，D1的正端輸入高電壓，使得三極管Q3導(dǎo)通，INT端同樣出現(xiàn)的是低電平；，兩個(gè)二極管的正端都沒(méi)有電壓，這樣三極管的基極電壓為0，使得三極管截止，這時(shí)INT出現(xiàn)高電平，將此信號(hào)接入單片機(jī)的中斷引腳，當(dāng)INT端有一個(gè)高電平到低電平的跳變時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)，就可以控制晶閘管什么時(shí)候?qū)ㄟ@樣我們就完成了一個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角的控制過(guò)程。系統(tǒng)原理圖：4 軟件的仿真與調(diào)試 軟件控制方案本文主要分析單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)出錯(cuò)以及不可靠不穩(wěn)定的原因，并結(jié)合他人的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，探討一些解決的辦法。 系統(tǒng)的干擾及軟件處理措施 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)出錯(cuò)的外部原因從設(shè)計(jì)和制造的角度來(lái)看，造成應(yīng)用系統(tǒng)容易受干擾的主要原因是：(1)系統(tǒng)提供的電源抗干擾不好或者功率不足；(2)控制程序沒(méi)有抗干擾措施或措施不足；(3)器件間的驅(qū)動(dòng)功率不足，處在比較臨界的狀態(tài)；(4)長(zhǎng)遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)的電源、電壓較低；(5)沒(méi)有使用屏蔽保護(hù)措施；(6)元件質(zhì)量差。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件抗干擾設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾能力不可能全部依靠硬件來(lái)解決，軟件的抗干擾設(shè)計(jì)同樣是防止與消除整個(gè)系統(tǒng)的故障的重要途徑。對(duì)于有條件控制的系統(tǒng)，對(duì)控制條件的每一次采樣、每一次處理控制的輸出改為循環(huán)地采樣、循環(huán)地處理的控制輸出。(2)設(shè)置當(dāng)前輸出狀態(tài)寄存單元，當(dāng)干擾影響輸出通道引起輸出狀態(tài)被破壞時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)查詢所在寄存單元輸出狀態(tài)的信息，及時(shí)地糾正輸出的狀態(tài)。在單片機(jī)的特定內(nèi)部或某些其它內(nèi)存單元設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志，在開(kāi)機(jī)后，運(yùn)行中不斷地循環(huán)測(cè)試，來(lái)保證系統(tǒng)中的信息存儲(chǔ)、運(yùn)算、傳輸?shù)母呖煽啃?。最常用的方法有算術(shù)平均值濾波、比較舍取濾波、中值濾波、慣性濾波。 軟件控制方案在本系統(tǒng)中，用到了很多關(guān)于控制的變量，對(duì)應(yīng)此變量要控制一些執(zhí)行器的動(dòng)作，所以在單片機(jī)系統(tǒng)中，要控制這些執(zhí)行器的動(dòng)作就要用到軟件的一些控制算法，比如本系統(tǒng)的執(zhí)行器是晶閘管，它的導(dǎo)通和截止就不可以用簡(jiǎn)單的送開(kāi)/關(guān)信號(hào)來(lái)控制，我們不單要控制晶閘管的通斷，還要知道我們什么時(shí)候應(yīng)該讓晶閘管導(dǎo)通，前面也提到了過(guò)零檢測(cè)電路，通過(guò)過(guò)零檢測(cè)得到的信號(hào)，系統(tǒng)怎么樣來(lái)控制晶閘管，時(shí)間是多長(zhǎng)，這都是系統(tǒng)經(jīng)過(guò)軟件算法得到的。 按鍵程序的設(shè)計(jì)恒溫箱智能控制系統(tǒng)的按鍵
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