【正文】 24第2章 溫度控制系統(tǒng)方案的論證與選擇本設計的內容是設計一溫度控制器。本設計將通過單片機實現對溫度自動控制。通過對要實現的功能進行分析，可分為顯示、按鍵、控制模塊、加熱器、溫度傳感模塊、MCU模塊。就顯示來說，需要顯示清晰明朗，顯示字體要足夠大，而且成本要低，控制簡單[3]。176。）。 鍵盤模塊的選擇本設計中需要通過按鍵來設定溫度范圍，需由三個按鍵構成，一個模式選擇：通過此按鍵可切換溫度顯示和報警溫度的顯示以及對報警極限值進行調整。、 控制模塊的選取在工業(yè)生產中當溫度超出設定范圍時系統(tǒng)要及時作出相應的反應以維持溫度在設定范圍內。成本低，控制簡單，易于實現。本設計實現對溫度的控制，此模塊可為加熱器和降溫設備。 溫度傳感模塊的選擇工業(yè)中溫度的檢測精確度是衡量溫度控制系統(tǒng)質量好壞的一個非常重要的方面，因此選一個精確的溫度傳感器是非常關鍵的。C。 MCU模塊的選擇在系統(tǒng)中MCU是核心，考慮到本設計的復雜程度、對MCU的要求及穩(wěn)定性，本設計采用普通的51 單片機，具體選型時采用可在線編程的STC89C51單片機為系統(tǒng)核心。軟件算法采用設定值和測量值相比較的算法。PROM的AT89C51單片機控制傳感器的自動化溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 報警模塊 控制模塊此模塊采用5V繼電器來實現，同報警電路一樣，也用8550三極管選通。如果需要顯示的內容只有數碼和某些字母，使用LED數碼管是一種較好的選擇。此模塊采用三極管驅動四位共陽數碼管來顯示[5] LED數碼管作為顯示字段的數碼型顯示器件，它是由若干個發(fā)光二極管組成的。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應的段被顯示。本次設計所用的LED數碼管顯示器為共陽極。LED數碼管的使用與發(fā)光二極管相同，～2V，額定電流為10MA，最大電流為40MA。 具體電路圖如下： 顯示模塊 按鍵模塊本設計共三個按鍵，低電平有效。 按鍵模塊圖 溫度傳感器特性本設計中選擇DS18B20作為溫度傳感器。 引腳說明16腳SSOPPR35符號說明91GND接地82DQ數據輸入/輸出腳；對于單線操作：漏極開路73VDD可選的VDD引腳DS18B20的特性：? 獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊；? 簡單的多點分布應用；? 無需外部器件；? 可通過數據線供電；? 零待機功耗；? 測溫范圍55~+125℃，℃遞增。2570F， 遞增；? 溫度以9 位數字量讀出；? 溫度數字量轉換時間200ms（典型值）；? 用戶可定義的非易失性溫度報警設置。DS1820 通過一個單線接口發(fā)送或接收信息，因此在中央微處理器和DS1820 之間僅需一條連接線（加上地線）。因為每個 DS1820 都有一個獨特的片序列號，所以多只DS1820 可以同時連在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方。DS1820 數字溫度計以9 位數字量的形式反映器件的溫度值[7]。用于讀寫和溫度轉換的電源可以從數據線本身獲得，無需外部電源。這一特性在HVAC 環(huán)境控制、探測建筑物、儀器或機器的溫度以及過程監(jiān)測和控制等方面非常有用。器件用如下方式從單線通訊線上汲取能量：在信號線處于高電平期間把能量儲存在內部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。DS1820 依靠一個單線端口通訊。因此，控制器必須首先提供下面5 個ROM 操作命令之一：1）讀ROM，2）匹配ROM，3）搜索ROM，4）跳過ROM，5）報警搜索。成功執(zhí)行完一條ROM操作序列后，即可進行存儲器和控制操作，控制器可以提供6 條存儲器和控制操作指令中的任一條。測量結果放在DS1820 的暫存器里，用一條讀暫存器內容的存儲器操作命令可以把暫存器中數據讀出。如果沒有對DS1820 使用報警搜索命令，這些寄存器可以做為一般用途的用戶存儲器使用。所有數據都是以最低有效位在前的方式進行讀寫。計數器被預置到對應于55℃的一個值。同時，計數器被復位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補償感溫振蕩器的拋物線特性。斜坡式累加器用來補償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時獲得比較高的分辨力[9]。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數器的值和每一度的計數值。溫度以16bit 帶符號位擴展的二進制補碼形式讀出，表1 給出了溫度值和輸出數據的關系。DS1820 測溫范圍55℃~+125℃，℃遞增。 溫度采樣部分溫度采樣單元，用于采集被控對象的溫度參數，它由溫度電壓轉換、小信號放大及A/D轉換三部分組成。廣義來講，一切隨溫度變化而物體性質亦發(fā)生變化的物質均可作為溫度傳感器。但是，一般真正能作為實際中可使用的溫度傳感器的物體一般需要具備下述條件：1．物體的特性隨溫度的變化有較大的變化，且該變化量易于測量。3．性能誤差及老化小、重復性好，尺寸小。5．與被檢測的溫度范圍和精度相適應。采用數字信號處理能夠方便地實現各種先進的自適應算法，完成模擬電路無法實現的功能，因此，越來越多的模擬信號處理正在被數字技術所取代。為了滿足市場的需求，各芯片制造公司不斷推出性能更加先進的新產品、新技術，令人目不暇接。本次設計還涉及到數模轉換技術，而模數轉換技術包括采樣、保持、量化和編碼四個過程。根據奈奎斯特采樣定理，對于采樣信號x(t)，如果采樣頻率fs大于或等于2fmax(fmax為x(t)最高頻率成分)，則可以無失真地重建恢復原始信號x(t)。通常采樣脈沖的寬度tw是很短的，故采樣輸出是斷續(xù)的窄脈沖。3．量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號轉換成離散時間、離散幅度的數字信號，量化的主要問題就是量化誤差。4．編碼是將量化后的信號編碼成二進制代碼輸出。二、 積分型模數轉換器雙斜率轉換器包括兩個主要部分：一部分電路采樣并量化輸人電壓，產生一個時域間隔或脈沖序列，再由一個計數器將其轉換為數字量輸出。積分器對輸入電壓在固定的時間間隔內積分，該時間間隔通常對應于內部計數單元的最大計數。在這個反極性信號作用下，積分器被“反向積分”直到輸出回到零，并使計數器終止，積分器復位。積分型模數轉換器的采樣速度和帶寬都非常低，但它們的精度可以做得很高，并且抑制高頻噪聲和固定的低頻干擾(如50 Hz或60 Hz)的能力，使其對于嘈雜的工業(yè)環(huán)境以及不要求高轉換速率的應用非常有效。圖中，四位數碼管采用動態(tài)掃描顯示。 具體應用程序設計include include define uint unsigned intdefine uchar unsigned char //宏定義define SET P3_1 //定義調整鍵define DEC P3_2 //定義減少鍵define ADD P3_3 //定義增加鍵define BEEP P3_7 //定義蜂鳴器define JDQ P3_5 bit shanshuo_st。 //蜂鳴器間隔標志sbit DIAN = P2^7。 //計數器signed c