論文單片機(jī)溫度控制設(shè)計(jì)正文-在線瀏覽
2024-09-06 12:13本頁(yè)面
【正文】 成化向智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。因此，智能溫度傳感器DS18B20作為溫度測(cè)量裝置己廣泛應(yīng)用于人民的日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。方案二：采用鉑電阻溫度傳感器PT100采集數(shù)據(jù)。UDDII/OGNDDS18B20I/OGNDNCNCDS DS18B2012132438765NCNCNCVCCPR35封裝SOSI封裝 DS18B20封裝圖I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端(即單線總線)，它屬于漏極開(kāi)路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)它主要包括7部分：寄生電源；溫度傳感器； 64位激光(loser)ROM與單線接口；高速暫存器，即便筏式RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)；TH觸發(fā)寄存器和TL觸發(fā)寄存器，分別用來(lái)存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值；(6)存儲(chǔ)和控制邏輯；8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(ORC)發(fā)生器。一種是DS18B20的UDD接外部電源，GND接地，其I/O與單片機(jī)的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)DS18B20的UDD、GND接地，其I/O接單片機(jī)I/O。 采集原理圖DS18B20使用的注意事項(xiàng)DS18B20雖然具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際使用中也應(yīng)注意以下問(wèn)題：(1)較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。(3)連接DS18B20的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。 PT100簡(jiǎn)介及原理鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器，由于其測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等，被廣泛用于中溫(200℃～650℃)范圍的溫度測(cè)量中。由于鉑電阻的阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進(jìn)行非線性校正。 本次設(shè)計(jì)中采用的是精度較高的PT100，常用的Pt電阻接法有三線制和兩線制，其中三線制接法的優(yōu)點(diǎn)是將PT100的兩側(cè)相等的的導(dǎo)線長(zhǎng)度分別加在兩側(cè)的橋臂上，使得導(dǎo)線電阻得以消除。原理圖如下。在此我們采用的是三線制橋式接法。差動(dòng)放大電路中R3＝R R5＝R放大倍數(shù)＝R5/R3，運(yùn)放采用單一5V供電。測(cè)量電位器的阻值時(shí)須在沒(méi)有接入電路時(shí)調(diào)節(jié)，這是因?yàn)榻尤腚娐泛鬁y(cè)量的電阻值發(fā)生了改變； (5) 理論上，運(yùn)放輸出的電壓為輸入壓差信號(hào)放大倍數(shù)，但實(shí)際在電路工作時(shí)測(cè)量輸出電壓與輸入壓差信號(hào)并非這樣的關(guān)系，壓差信號(hào)要比理論值小很多；(6) 電橋的正電源必須接穩(wěn)定的參考基準(zhǔn)，因?yàn)槿绻苯覸CC的話，當(dāng)網(wǎng)壓波動(dòng)造成VCC發(fā)生波動(dòng)時(shí)，運(yùn)放輸出的信號(hào)也會(huì)發(fā)生改變。 根據(jù)虛地概念“工作于線性范圍內(nèi)的理想運(yùn)放的兩個(gè)輸入端同電位”，運(yùn)放U1A的“+”和“”端電位V+＝V＝；假設(shè)運(yùn)放U1A的輸出腳1對(duì)地電壓為Vo，根據(jù)虛斷概念，V和R1均不變，因此圖34虛線框內(nèi)的電路等效為一個(gè)恒流源流過(guò)一個(gè)Pt100電阻，電流大小為V /R1，Pt100上的壓降僅和其自身變化的電阻值有關(guān)。 (2)等效恒流源輸出的電流不能太大，以不超過(guò)1mA為準(zhǔn)，以免電流大使得Pt100電阻自身發(fā)熱造成測(cè)量溫度不準(zhǔn)確。15V雙電源供電會(huì)有較大改善。 轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì) 芯片的選擇題目所要求測(cè)量度精度為1℃，測(cè)溫的范圍應(yīng)該為室溫所要求的最高溫度和最低溫度，即0~100℃，這就決定了A/D轉(zhuǎn)換的最低分辨率不低于1/100，在此處用的A/D轉(zhuǎn)換器為TLC1549，它是美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的10位、開(kāi)關(guān)電容、逐次逼近型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。 管腳圖 芯片的特點(diǎn)芯片的特點(diǎn)10 位分辨率A /D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)：具有內(nèi)在的采樣和保持；采用差分基準(zhǔn)電壓高阻輸入；內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘；按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍；總不可調(diào)整誤差達(dá)到177。工作環(huán)境(1) 電源電壓范圍： ～ V(2) 輸入電壓范圍： ～VCC+ V(3) 輸出電壓范圍： ～VCC+ V(4) 正基準(zhǔn)電壓：VCC+ V(5) 負(fù)基準(zhǔn)電壓： V(6) 工作溫度范圍(自然通風(fēng)) ：0～ 70 ℃(7) 峰值輸入電流(任何輸入端) ：177。30 mA 存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 芯片的選擇AT24C02提供電可擦除的串行1024位存儲(chǔ)或可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)256字(8位/字)。 芯片的工作原理。數(shù)據(jù)通過(guò)SDA、SCL向AT24C02輸送數(shù)據(jù)。當(dāng)顯示溫度時(shí)，單片機(jī)首先向AT24C02發(fā)送讀信號(hào)，然后確認(rèn)后，單片機(jī)從AT24C02內(nèi)部的地址向單片機(jī)的讀出單元字節(jié)讀出數(shù)據(jù)，供顯示所用?？蓪?shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示和鍵盤設(shè)定等多種功能。AT89S51的極限參數(shù)：工作溫度55℃~125℃，存儲(chǔ)溫度65℃~150℃，~，滿足整體電路設(shè)計(jì)的要求。 顯示模塊原理圖單個(gè)LED是由7段發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示單元。在顯示電路中，這些發(fā)光二極管有兩種接法：共陽(yáng)極接法和共陰極接法。由于使用4個(gè)單個(gè)LED進(jìn)行顯示的連線比較復(fù)雜，同時(shí)單片機(jī)的端口驅(qū)動(dòng)能力也難以保證，而需要加入專門的驅(qū)動(dòng)芯片。由單片機(jī)控制的顯示電路中，要選取合適的電阻，才能保證LED的亮度，過(guò)大或者過(guò)小都無(wú)法讓LED正常顯示。 按鍵模塊設(shè)計(jì)在一個(gè)系統(tǒng)中顯示部分是輸出部分，而按鍵則是系統(tǒng)的輸入部分，操作人員可以通過(guò)鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信。按鍵作為控制的輸入其重要性不言而喻。簡(jiǎn)單理解成開(kāi)關(guān)就可以了，按下去兩端就形成短路，松開(kāi)手就形成開(kāi)路。 按鍵控制電路 報(bào)警模塊設(shè)計(jì)本文中所設(shè)計(jì)的報(bào)警電路較為簡(jiǎn)單，由一個(gè)自我震蕩型的蜂鳴器（只要在蜂鳴器兩端加上超過(guò)3V的電壓，蜂鳴器就會(huì)叫個(gè)不停）。 報(bào)警電路原理圖3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法。初始化模塊EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊溫度顯示模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊溫度采集模塊塊塊溫度顯示模塊E2PROM數(shù)據(jù)讀出模塊中斷服務(wù)模塊E2PROM數(shù)據(jù)讀出模塊 程序設(shè)計(jì)總體框圖 鍵盤/顯示程序設(shè)計(jì)顯示程序段八段LED數(shù)碼管顯示原理是通過(guò)同名管腳上所加電平的高低來(lái)控制發(fā)光二級(jí)管是否點(diǎn)亮從而顯示不同字形的。為了減少硬件開(kāi)銷，提高系統(tǒng)的可靠性并降低成本，單片機(jī)控制系統(tǒng)通常采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，而在此程序中采用的就是動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示采用軟件法把欲顯示的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)字形碼，故它通常需要在RAM區(qū)建立一個(gè)顯示緩沖區(qū)。顯示緩沖區(qū)的起始地址很重要，它決定了顯示緩沖區(qū)在RAM中的位置。鍵盤的處理程序在設(shè)計(jì)中，對(duì)于按鍵的消抖采用了軟件消抖的方法，有效的節(jié)約了成本。 4 系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試使用的測(cè)試工具有：DT92N萬(wàn)用表一塊；+12V直流電源一個(gè)；MCS51C語(yǔ)言編譯器；AT89S51串行下載線一條；本設(shè)計(jì)的測(cè)試分為硬件測(cè)試和軟件測(cè)試兩類?？偠灾己玫脑|(zhì)量、合適的印板布局是有效提高自制成功率的保證。
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1