基于恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-08-09 17:57本頁面
【正文】 范圍要求。鉑熱電阻的物理化學(xué)性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定，它能用作工業(yè)測溫元件，且此元件線性較好。鉑熱電阻與溫度關(guān)系是，Rt = R0(1+At+Bt*t) 。方案三：采用模擬溫度傳感器AD590K，AD590K具有較高精度和重復(fù)性（℃），其良好的非線性可以保證優(yōu)于177。但其測量的值需要經(jīng)過運(yùn)算放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換再傳給單片機(jī)，硬件電路較復(fù)雜，調(diào)試也會(huì)相對(duì)困難，所以本系統(tǒng)不宜采用此法。并且,DS18B20支持一主多從,若想實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫,可方便擴(kuò)展?！★@示部分方案一：采用I/O口直接驅(qū)動(dòng)，需要占用大量可貴的I/O口資源，且系統(tǒng)運(yùn)行后，更換元件不易，不符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性、易擴(kuò)展性原則。方案三：采用串行口驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)掃描顯示，利用單片機(jī)的串行口輸出數(shù)據(jù)，顯示多位數(shù)碼，多個(gè)數(shù)碼管可共用驅(qū)動(dòng)芯片和限流電阻。綜合以上三種方案，本設(shè)計(jì)采用方案三：串行口驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)顯示?！≥敵隹刂品桨敢唬翰捎美^電器，易于控制，且實(shí)行比較簡單，但強(qiáng)電和弱電不能很好的隔離，抗干擾能力極差。綜合以上兩種方案，本設(shè)計(jì)采用光電藕合器控制負(fù)載工作。所以采用AT89C51作為電路系統(tǒng)的控制核心。按鍵將設(shè)置好的溫度值傳給單片機(jī)，通過溫度顯示模塊顯示出來。當(dāng)自然冷卻到設(shè)定溫度3攝氏度以下時(shí)，單片機(jī)再次啟動(dòng)加熱器，如此循環(huán)反復(fù)，以達(dá)到恒溫控制的目的。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2 基本硬件電路圖 功能模塊根據(jù)上面對(duì)工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個(gè)功能模塊：(1) 鍵盤管理：監(jiān)測鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置，啟動(dòng)系統(tǒng)工作。(3) 溫度檢測及溫度值變換：完成A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字濾波。(5) 報(bào)警：當(dāng)預(yù)置溫度或當(dāng)前爐溫越限時(shí)報(bào)警。與傳統(tǒng)的熱敏電阻有所不同，DS18B20可直接將被測溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)，以供單片機(jī)處理，具有連線簡單、微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、精度高等特點(diǎn)。目前已被眾多行業(yè)進(jìn)行廣泛的運(yùn)用（鍋爐、溫控表糧庫、冷庫、工業(yè)現(xiàn)場溫度監(jiān)控、儀器儀表溫度監(jiān)控、農(nóng)業(yè)大棚溫度監(jiān)控等）。信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從微處理器到DS18B20僅需連接一條信號(hào)線和地線。每片DS18B20在出廠時(shí)都設(shè)有唯一的產(chǎn)品序列號(hào)，因此多個(gè)DS18B20可以掛接于同一條單線總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度傳感器，特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)。 （2）在使用中不需要任何外圍元件。 （4）測溫范圍為55 ～+125 ℃。 （5）通過編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式。 （7）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，通過識(shí)別芯片各自唯一的產(chǎn)品序列號(hào)從而實(shí)現(xiàn)單線多掛接，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的線上，簡化了分布式溫度檢測的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。（9）告警尋找命令可以識(shí)別和尋址那些溫度超出預(yù)設(shè)告警界限的器件。這兩種總線需要至少兩根或兩根以上的信號(hào)線。該技術(shù)與上述總線不同，它采用單根信號(hào)線，即可傳輸時(shí)鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單線技術(shù)具有線路簡單、硬件開銷少、成本低廉、便于擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。主機(jī)可以是微控制器，從機(jī)可以是單線器件，它們之間的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。單線通常要外接一個(gè)約5KΩ的上拉電阻，這樣，當(dāng)該線閑置時(shí)，其狀態(tài)為高電平。由于只有一根線通信，所以它們必須是嚴(yán)格的主從結(jié)構(gòu)，只有主機(jī)呼叫從機(jī)時(shí)，從機(jī)才能應(yīng)答，主機(jī)訪問每個(gè)單線器件必須嚴(yán)格遵循單線命令序列，即遵守上述3個(gè)步驟的順序。所有的單線器件都要遵循嚴(yán)格的協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。這些信號(hào)中，除了應(yīng)答脈沖，其他均由主機(jī)發(fā)起，并且所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的地位在前。開漏單總線接口引腳。3VDD可選擇的VDD引腳。表2 溫度值分辨率配置表溫度數(shù)字輸出（二進(jìn)制）數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）+125℃0000 0111 1101 000007D0H+85℃0000 0101 0101 00000550H+℃0000 0001 1001 00010191H+℃0000 0000 1010 001000A2h+℃0000 0000 0000 10000008H0℃0000 0000 0000 0000000H℃1111 1111 1111 0000FFF8H℃1111 1111 0101 1110FF5EH℃1111 1110 0110 1111FF6FH55℃1111 1100 1001 0000FC90H DS18B20的使用方法 由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì)AT89S51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對(duì)DS18B20芯片的訪問。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。（2） DS18B20的讀時(shí)序，見圖4。對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 （3） DS18B20的寫時(shí)序 ，見圖5。對(duì)于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。1 wire總線支持一主多從式結(jié)構(gòu)，硬件上需外接上拉電阻。圖6 DS18B20測溫電路 輸出控制電路MOC3041內(nèi)部帶有過零控制電路,MOC3041輸出端額定電壓為400V。其二是實(shí)現(xiàn)雙向可控硅的過零觸發(fā),從而使流過雙向可控硅的電流波形為正弦波,減少諧波。Q2為MAC97A6型小型塑封雙向晶閘管,其最大通態(tài)電流為1A。通過MOC3041內(nèi)部的過零觸發(fā)電路，保證Q2在電壓過零時(shí)導(dǎo)通和截止，對(duì)供電系統(tǒng)干擾極小。圖7 光耦控制輸出 溫度越線報(bào)警電路報(bào)警電路如圖8所示，該電路采用一個(gè)小功率三極管Q1驅(qū)動(dòng)蜂鳴器
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