基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-01-13 02:47本頁面
【正文】 差，不能滿足本系統(tǒng)溫度控制的范 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(cè)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（重復(fù)性優(yōu)于 ℃），其良好的非線性可以保證優(yōu)于177。但其測(cè)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(cè)溫 ,可方便擴(kuò)展。 顯示部分 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)，顯示基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 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。 輸出控制 方案一：采用繼電器，易于控制，且實(shí)行比較簡(jiǎn)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。 基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10I C 1A T 8 9C 5 1R21 0KR31 0KR41 0KV C CP 1. 0Y1C13 3P FC23 3P FV C CF U Z A 1B E L LabfcgdeDPY109 7 5 4 2 1a b c d e f g6dpdpcom3com8D P 1abfcgdeDPY109 7 5 4 2 1a b c d e f g6dpdpcom3com8D P 2abfcgdeDPY109 7 5 4 2 1a b c d e f g6dpdpcom3com8D P 3L1L2K1K2K3A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9I C 37 4L S 16 4V C C1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 1A1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77I C 57 4L S 13 8V C CR51KV C C+ C31 0U 基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 R1VC C 3DQ 2GND 1IC2DS18B 20VC CI C 4M O C 3041V C CF U Z A 11 2JPA C 220VR627R7330R839Q2C6RL BELLBELLQ1VC C 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(cè)鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置 ，啟動(dòng)系統(tǒng)工作。 (3) 溫度檢測(cè)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(cè)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(jiǎn)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(kù)、冷庫(kù)、基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)控系統(tǒng)。 （ 2）在使用中不需要任何外圍元件。 （ 4）測(cè)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(jiǎn)化了分布式溫度檢測(cè)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)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(jiǎn)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。 3 VDD 可選擇的 VDD引腳。 基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 ℃ 1111 1111 1111 0000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH ℃ 1111 1110 0110 1111 FF6FH 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H 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)基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 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?線上。 （ 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 15u
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