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關于溫度控制系統論文.doc

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?前言隨著電子技術的發展、數字電路應用領域的擴展,現今社會,產品智能化、數字化已成為人們追求的一種趨勢,設備的性能、價格、發展空間等備受人們的關注,尤其對電子設備的精密度和穩定度最為關注隨著單片機技術的不斷發展,控制設備也跟著不斷變化,對產品試驗環境的要求也越來越嚴格。鑒于此,環境溫度是試驗環境中的一項重點,環境溫度的高低直接影響產品的電氣和機械性能參數,環境溫度的準確度對測試溫度的方法要求越來越高,而對環境溫度的控制更顯的重要。溫度檢測的傳統方法是使用諸如熱電偶、熱電阻、半導體PN 結之類的模擬溫度傳感器。信號經取樣、放大后通過模數轉換,再交由單片機處理。被測溫度信號從溫敏元件到單片機,經過眾多器件,易受干擾、不易控制且精度不高。為了準確的測試與控制環境溫度,因此,本系統采用一種新型的可編程溫度傳感器DS18B20,它能代替模擬溫度傳感器和信號處理電路,直接與單片機溝通,完成溫度采集和數據處理。DS18B20與AT89S52結合實現最簡溫度檢測系統,該系統結構簡單,抗干擾能力強,適合于惡劣環境下進行現場溫度測量,有廣泛的應用前景。第一章 緒論隨著信息時代的到來,智能化已是現代溫度控制系統發展的主流方向。特別是近年來,溫度控制系統已應用到人們生活的各個方面,但溫度控制一直是一個未開發的領域,卻又是與人們息息相關的一個實際問題。針對這種實際情況,設計一個溫度控制系統,具有廣泛的應用前景與實際意義。溫度是科學技術中最基本的物理量之一,物理、化學、生物等學科都離不開溫度。在工業生產和實驗研究中,像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機械制造、糧食存儲、酒類生產等領域,溫度常常是表征對象和過程狀態的最重要的參數之一[1]。比如,發電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的圍之;許多化學反應的工藝過程必須在適當的溫度下才能正常進行;煉油過程中,原油必須在不同的溫度和壓力條件下進行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產品。沒有合適的溫度環境,許多電子設備就不能正常工作,糧倉的儲糧就會變質霉爛,酒類的品質就沒有保障。因此,各行各業對溫度控制的要求都越來越高??梢?,溫度的測量和控制是非常重要的。單片機在電子產品中的應用已經越來越廣泛,在很多的電子產品中也用到了溫度檢測和溫度控制。由于傳感器能將各種物理量、化學量和生物量等信號轉變為電信號,使得人們可以利用計算機實現自動測量、信息處理和自動控制,但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素[2]。傳感器主要用于測量和控制系統,它的性能好壞直接影響系統的性能。因此,不僅必須掌握各類傳感器的結構、原理及其性能指標,還必須懂得傳感器經過適當的接口電路調整才能滿足信號的處理、顯示和控制的要求,而且只有通過對傳感器應用實例的原理和智能傳感器實例的分析了解,才能將傳感器和信息通信和信息處理結合起來,適應傳感器的生產、研制、開發和應用[3]。另一方面,傳感器的被測信號來自于各個應用領域,每個領域都為了改革生產力、提高工效和時效,各自都在開發研制適合應用的傳感器,于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統不斷涌現。溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。其發展速度之快,以及其應用之廣,并且還有很大潛力。第二章 方案的論證與比較當將單片機用作測控系統時,系統總要有被測信號懂得輸入通道,由計算機拾取必要的輸入信息。對于測量系統而言,如何準確獲得被測信號是其核心任務;而對測控系統來講,對被控對象狀態的測試和對控制條件的監察也是不可缺少的環節。傳感器是實現測量與控制的首要環節,是測控系統的關鍵部件,如果沒有傳感器對原始被測信號進行準確可靠的捕捉和轉換,一切準確的測量和控制都將無法實現[4]。工業生產過程的自動化測量和控制,幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產過程中的各種參量,使設備和系統正常運行在最佳狀態,從而保證生產的高效率和高質量。2.1 溫度采集方案方案一:采用熱敏電阻,可滿足-40攝氏度至90攝氏度測量圍,但熱敏電阻精度、重復性、可靠性較差,而且需要價格昂貴的A/D轉換器,對于檢測小于1攝氏度的信號是不適用的[5]。 方案二:采用溫度傳感器DS18B20。DS18B20可以滿足從-55攝氏度到+125攝氏度測量圍,且DS18B20測量精度高,增值量為0.5攝氏度,在一秒把溫度轉化成數字,測得的溫度值的存儲在兩個八位的RAM中,單片機直接從中讀出數據轉換成十進制就是溫度,使用單總線通訊,只占用一個I/O口,使用方便[6]?;贒S18B20的以上優點,我們決定選取DS18B20來測量溫度。2.2 顯示界面方案方案一:采用數碼管顯示。數碼管是一類顯示屏通過對其不同的管腳輸入相對的電流會使其發亮從而顯示出數字能夠顯示時間,日期,溫度等所有可用數字表示的參數。由于它的價格便宜使用簡單,在電器特別是家電領域應用極為廣泛,空調、熱水器、冰箱等等絕大多數熱水器用的都是數碼管。其優點是直觀,成本低。缺點是只能顯示測量點溫度值和有限的符號,電路復雜[7]。方案二:采用字符LCD顯示??梢詫崿F實時中英文操作提示,方便人際交換。能同時顯示多測量點溫度值。缺點:價格高,體積增大。因為本系統設計顯示多種模式,所以選擇LCD顯示。2.3 電源部分方案一:采用變壓器從220V市電獲得低壓交流電,再通過整流、濾波及穩壓后獲得5V直流電。此方案優點在于EMI干擾小,對電路沒有高頻干擾,且輸出動態調整特性好,缺點是體積大,笨重,不便于安裝,效率低,發熱嚴重,且在交流電壓波動比較嚴重的場合,可能無常輸出。方案二:采用全適應開關電源從220V市電直接獲得5V直流穩定電壓,供點陣及控制電路工作。此方案優點在于電源體積小,重量輕,效率高。另外,全適應開關電源輸入電壓圍是85-265V,適應全世界的電力電壓,適合出口產品。缺點是有一定高頻干擾,且動態調整性能較差。由于近幾年開關電源技術發展迅速,開關電源的性能更加完善,且在過去的一年,有色金屬價格持續上漲,開關電源無論在性能還是價格上都有取代傳統線性穩壓電源的趨勢。綜上所述,我們采用方案二。2.4 鍵盤部分由于按鍵數目較少,采用獨立按鍵的方案。每只按鍵通過上拉電阻接在P0.X口上,程序通過查詢來檢測按鍵狀態。第三章 系統組成3.1系統框圖 本節介紹了系統的主要功能和實現框圖。系統結構組成如圖3-1所示: AT89S52單片機系 統溫度傳感器18B20按鍵電路1602 液晶顯示電路光音提示電路圖3-1 系統結構框圖本系統主要由六部分組成:①溫度測量18B2O部分 ②單片機最小系統 ③按鍵部分 ④顯示部分 ⑤聲光提示部分 ⑥電源部分。系統以單片機AT89S52為核心,溫度傳感器18B20將采集的溫度信號轉換成電信號傳給單片機處理,并通過液晶屏1602顯示溫度信息。通過按鍵可設置上限下限溫度,當被測點溫度超出設定的溫度時,聲光報警將會給出提示。3.2 DS18B20溫度測量部分 本節主要講了DS18B20的主要原理和測量方法。3.2.1 DS18B20的結構及原理 由DALLAS半導體公司生產的DS18B20型單線智能溫度傳感。省略部分。ount=64;} return; }if(!kmark){ kcount=4; kmark=1; return; }kcount--;if(kcount!=0) return;if(kfirst==1)count=50;if(P1==0xfe)key_value=1; else if(P1==0xfd)key_value=2; else if(P1==0xfb)key_value=3; else if(P1==0xf7)key_value=4;if(kfirst)kcount=20; else {kcount=200; kfirst=1;}}//*************定時器中斷初始化*************void init(){TMOD=0x01;TH0=TH0val;TL0=TL0val;ET0=1;EA=1;TR0=1;}//******************************************//=============================================void wr_comm(uchar ch){ RS=0; RW=0; P0=ch; E=1; Delay(1); E=0; Delay(100); //delay 40us}//-------------------------------------------------------void wr_data(uchar ch){ RS=1; RW=0; P0=ch; E=1; Delay(1); E=0; Delay(100); //delay 40us}//-------------------------------------------------void InitLcd(){wr_comm(0x30);wr_comm(0x30);wr_comm(0x30);wr_comm(0x38); //設置工作方式wr_comm(0x0c); //顯示狀態設置wr_comm(0x01); //清屏wr_comm(0x06); //輸入方式設置}void display(uchar add,uchar dat){wr_comm(add);wr_data(dat);}/********顯示字符串子程序**********/void dis_zifuchuan(uchar add,uchar *p){wr_comm(add);while(*p){wr_data(*p);p++;}}/********溫度顯示子程序*************/void dis_wendu(){ uchar i,j; Initize_One_Wire_Bus(); display(0x8e,0); display(0x8f,'C'); dis_zifuchuan(0x80,tempter); Read_18B20(); i=ResultTemperatureH/10; j=ResultTemperatureH-(i*10); display(0x8a,i+0x30); display(0x8b,j+0x30); display(0x8c,'.'); display(0x8d,(ResultTemperatureLH/10)|0x30); }void bijiao(){uchar i;if(ResultTemperatureH>Up_Temp||ResultTemperatureH=99)Up_Temp=0; key_value=0;} else {Down_Temp++;if(Down_Temp>=99)Down_Temp=0; key_value=0;} } else if(key_value==3&&tiaochu_flag==1){ if(Flag==1){Up_Temp--;if(Up_Temp<0)Up_Temp=99; key_value=0;} else {Down_Temp--;if(Down_Temp60&&count<120){ if(tiaochu_flag==1) { if(Flag==1) {display(0xc2,' '); display(0xc3,' '); } else { display(0xcb,' '); display(0xcc,' '); } }}}
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