水溫自動控制系統(tǒng)論文-在線瀏覽
2024-08-08 14:40本頁面
【正文】 AT89C51單片機(jī)芯片來實(shí)現(xiàn)溫度采集、信號處理、溫度設(shè)置、溫度顯示和繼電器輸出控制等功能的主要核心芯片。 圖1 系統(tǒng)組成方框圖 部分外圍系統(tǒng)的設(shè)計思路本文通過方案比較與論證，最終確定的外圍系統(tǒng)組成方框圖如圖2所示。加熱部分是由單片機(jī)控制繼電器的輸出部分，并由繼電器間接控制加熱裝置的啟停。圖3 單片機(jī)最小系統(tǒng) 溫度檢測電路的設(shè)計與論證方案一：采用溫度傳感器（DS18B20）芯片來實(shí)現(xiàn)水溫的檢測（數(shù)字溫度計檢測電路如圖4所示），且輸出信號為數(shù)字信號。最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計DS18B20和單片機(jī)AT89C52構(gòu)成的溫度測量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。同時DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20對f0計數(shù)，計數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。測量結(jié)果存入溫度寄存器中。表1 DS18B20溫度/數(shù)據(jù)關(guān)系表溫度/℃二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+125176。C0000 0101 0101 00000550H+176。C0000 0000 1010 001000A2H+176。C0000 0000 0000 00000000H176。C1111 1111 0101 1110FF5EH176。C1111 1100 1001 0000FC90H圖4 數(shù)字溫度計檢測電路方案二：采用熱電偶溫差電路測溫，溫度檢測部分可以使用低溫?zé)崤?，熱電偶由兩個焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成（熱電偶的構(gòu)成如圖5），熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩種金屬的接觸電勢和單一導(dǎo)體的溫差電勢組成。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有A/D 通道的單片機(jī)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。圖5 熱電偶電路圖經(jīng)綜合考慮，本設(shè)計如果應(yīng)用于熱水器等溫度范圍在0℃～+100℃時采用方案一；如果應(yīng)用于鍋爐控制等高溫設(shè)備（最高溫度≥100℃）時，則采用方案二（此方案為擴(kuò)展部分方案）。方案二：采用74LS138和74LS248分別驅(qū)動同一塊四位共陰LED的位選和數(shù)選，這不僅節(jié)省了I/O地址端口，也節(jié)省了單片機(jī)的內(nèi)部空間容量，同時不容易產(chǎn)生干擾（顯示電路如圖6所示）。圖6 顯示功能電路 溫度報警提示功能電路的設(shè)計與論證方案一：本設(shè)計的發(fā)揮部分，是加入了報警，如果我們所設(shè)計的系統(tǒng)是監(jiān)控某一設(shè)備的水溫，當(dāng)水的溫度超過我們所設(shè)定的溫度值時，系統(tǒng)會產(chǎn)生報警。此方案能完成聲光提示功能，給人以提示的可懂性比較差，但在一定程度上能滿足要求，而且易于實(shí)現(xiàn)，成本也不高（報警提示電路如圖7所示）。綜合考慮，本設(shè)計采用方案一。模式一：對于單相加熱裝置，若要加熱則采用AT89C51的輸出引腳端接5V中間繼電器的線圈，由單片機(jī)產(chǎn)生的相對應(yīng)的脈沖信號來接通5V中間繼電器的線圈，同時使中間繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，接通外圍電路220V電壓并控制外圍單相加熱裝置工作（如圖8所示）。圖9 三相加熱裝置電路圖 擴(kuò)展部分方案設(shè)計本部分設(shè)計主要是應(yīng)用于鍋爐控制等高溫設(shè)備（最高溫度≥100℃）時，采用A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809來實(shí)現(xiàn)對溫度計采集到信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理（如圖10所示）。對于ADC0809轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送，本設(shè)計將采用中斷方式進(jìn)行，即轉(zhuǎn)
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