温度控制电路设计及应用|试用与非门设计一个温度控制电路
摘要:本文介绍的电路由单AT89S51片机控制实现对温度信号的检测与数据处理。该电路主要由下面三部分组成:温度检测、信号处理、信号转换与温度控制。温度检测电路的核心是温度传感器DS18B20、单片机AT89S51。温度显示部分采用液晶显示模块1602。该电路完全能够实现温度检测和控制的功能,同时还可以根据实际需要输入设定值。
关键词:传感器 单片机 温度控制 A/D转换器
[中图分类号]TM02[文献标识码]A
1 引言
温度是工业生产中最基本的测量参数之一,任何化学反应和物理变化的进程都与温度密切相关,在各种领域中温度控制占有重要比例。被广泛应用于电力、石油、化工、造纸、酿造和食品等工业自动化领域。采用单片机进行的温度控制可以大大提高控制质量和自动化水平,从而实现自动化和智能化。被广泛应用到各个领域。
2 总体方案设计
选用AT89S51单片机为中央处理器,通过温度传感器进行温度采集,将采集到的温度信号传送给单片机,再由单片机控制显示器,并比较采集温度与设定温度是否一致,然后驱动加热或降温。
总体方案结构如图所示:
实现方案的技术路线为:用按钮输入标准温度值,用LCD实时现实环境温度,用驱动电路控制压缩机完成加热或制冷调节,用汇编C语言完成软件的编程。
2.1 硬件各单元方案设计
2.1.1温度传感部分
采用集成温度传感器DS18B20.此传感器是电流型温度传感器。这种器件以电流作为输出量指示温度,其典型的电流温度灵敏是1uA/K。为一种高阻电流源,他不需要严格考虑传输线上的电压信号损失和噪音干扰问题,因此特别适合作为远距离测量或控制用。另外,DS18B20也特别适用于多点温度测量系统,而不必考虑选择开关所引起的附加电阻造成的误差。由于采用了一种独特的电路结构,并利用做新的薄膜电阻激光微调控技术校对,使得DS18B20具有很高的精度。并应有电路简单,无需调试,与A/D连接方便。
电压输出灵敏度为10mv/k,温度0摄氏度时输出为0v,温度25摄氏度时为2.982v。电流灵敏度为1uA/k.
2.1.2 A/D转换部分
运用逐次逼近A/D转换器ADC0804,其特点是转换速度快,精度高,输出为二进制码,直接接I/O接口,软件设计方便。ADC0804芯片内容包含8位模/数转换器、8通道多路转换器与微控制器兼容的控制逻辑。8通道多路转换器能直接连通8个单端输入信号中的任何一个。由于ADC0804设计时考虑带若干种模/数转换技术的优点,所以该芯片非常适合用于过程控制、微控制输入通道的结合口电路、只能仪器和机床控制等应用场合,并且价格便宜,降低设计成本。
设计A/D转换器的设计参数为:电压2.56v,即一位数对应量为10mv为1摄氏度。
2.1.3 温度显示部分
通过1602LCD液晶显示器,及解决了静态显示占用I/O口多的问题,也解决了动态显示的不稳定,容易闪烁,占用CPU资源过多的问题。
1602LCD主要技术参数:显示容量:16×2个字符
芯片工作电压:4.5―5.5V
工作电流:2.0mA (5.0V)
模块最佳工作电压:5.0V
字符尺寸:2.95×4.35(W×H)
3 电路调试
首先调试温度检测部分,实验中测得AD590实际输出电压跟理论输出电压有明显的差别,实际输出电压高于理论算得的电压值,经不断分析测试可作如下总结:由于系统本身工作产生热量,有可能显示的温度与实际温度不相符。根据元件性能值,算出其中的误差,当然也可以对元件做出更好的性能元件。
其次,C语言编辑程序的摄入,必须对其进行调试,使其在一定的软件模式下能正常运行,并且能达到所要的目的,但是还应该注意,如果还有其他器件的组成,而且有一定的程序摄入,那么在调试时,必须对其他的程序进行调用。以便达到所要的全部功能。当将程序输入到单片机后,并未达到自己想要的结果,那么就必须对程序继续进行调试,查漏补缺,看是否有什么功能的任务呗遗漏。再次编程,继续调试,策划成功后输入。
此外,根据自己所设置的温度,在液晶显示频上所显示的温度进行对照,看是否有太多的差距,在根据所有的数据,分析其中的原因,并且做出合理的处理,达到最终的功能。
在整个电路设计中,始终都有电压的参与,所以我们必须都电压进行控制,以免都电路有所影响,甚至对整个电路够成破坏。
4 结语
本设计采用了现在广泛使用的单片机技术为核心,软硬件结合,使硬件部分大为简化,提高了系统稳定性,并采用LCD液晶显示器显示、键盘设定温度值装置使人机交互简便易行,能够精确的显示温度并且现实便捷的设定目标温度达到自动控制的功能。在对温度检测方面,本电路初步设置的温度存在下限,外界温度不得低于-10℃。若需要检测低于-10℃的温度,则要调整VR2大小使其改变输入到OPA2的电压值来实现。本设计也存在不足之处,例如硬件电路在长时间工作会产生热量,使得DS18B20所测温度与环境温度不相等,所以要及时调节电路中滑动变阻器减小误差。
参考文献
[1]谭浩强.C语言程序设计[M].北京:清华大学出版社.2006.3:15-23.
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