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溫度照度監(jiān)測(cè)儀中單片機(jī)溫度控制電路設(shè)計(jì)的應(yīng)用
來(lái)源： http://www.yoshikomatsuura.com/ 類別：實(shí)用技術(shù) 更新時(shí)間：2013-03-05 閱讀次
【本資訊由中國(guó)糧油儀器網(wǎng)提供】 溫度照度監(jiān)測(cè)儀現(xiàn)在被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)的溫濕度監(jiān)測(cè)中，為有效的對(duì)溫度和濕度的控制做出了很大的貢獻(xiàn)，關(guān)于溫度照度監(jiān)測(cè)儀中的核心設(shè)計(jì)原理，就是其單片機(jī)溫度控制電路的設(shè)計(jì)。下面我們一起看下溫度照度監(jiān)測(cè)儀中單片機(jī)溫度控制電路設(shè)計(jì)的應(yīng)用。
在各種不同行業(yè)生產(chǎn)中，溫度屬于基礎(chǔ)參數(shù)的其中之一，根據(jù)溫度可以檢測(cè)出與溫度相關(guān)聯(lián)的化學(xué)和物理的兩種變化。因此，在工藝不斷生產(chǎn)的過(guò)程中，溫度控制占據(jù)著極為重要的地位，尤其是在交通、航天、制造、電力、林木建造、加工食品等眾多行業(yè)得到廣泛的推廣。有效運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行控制溫度，不但能提高控制能力，還能促使生產(chǎn)自動(dòng)化進(jìn)行，而且可以加快實(shí)現(xiàn)目標(biāo)智能化的進(jìn)程。
1溫度照度監(jiān)測(cè)儀的溫度控制電路的總體設(shè)計(jì)方案
通過(guò)研究決定采用AT89S51單片機(jī)來(lái)負(fù)責(zé)中央處理器功能系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于溫度控制來(lái)說(shuō)，其總體的方案設(shè)計(jì)如下：運(yùn)用溫度的傳感器逐漸汲取在常溫狀態(tài)下發(fā)生的多種數(shù)據(jù)變化過(guò)程→單片機(jī)接收由溫度傳感器采集到的溫度轉(zhuǎn)變的信號(hào)→有效使用單片機(jī)進(jìn)行對(duì)顯示器的調(diào)整和操作→預(yù)先設(shè)定的與收集到的兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比→查看驅(qū)動(dòng)溫度是升溫狀態(tài)還是降溫狀態(tài)。
如何實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)方案的路線有如下幾個(gè)步驟：①根據(jù)利用按鈕來(lái)設(shè)定輸入所需的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；②進(jìn)行溫度檢測(cè)可使用LCD來(lái)進(jìn)行；③正確使用驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行操作調(diào)整壓縮器對(duì)溫度實(shí)施升高或降低；④編程工作可運(yùn)用C語(yǔ)言得到很好的實(shí)現(xiàn)。
2溫度照度監(jiān)測(cè)儀的溫度控制硬件部分的設(shè)計(jì)
2.1溫度傳感部分：在進(jìn)行集成形式的溫度傳感器設(shè)計(jì)采用時(shí)，較為建議使用DS18B20溫度傳感器，此屬于電流型的傳感器，其溫度的表示一般都依附著電流所顯示的數(shù)值進(jìn)行。其具有較高的靈敏度，而其的電源流是屬于高祖性質(zhì)的，無(wú)需進(jìn)行計(jì)算運(yùn)送過(guò)程中所損失的電壓和損失的噪音干擾，關(guān)于測(cè)量物理的距離較長(zhǎng)時(shí)帶來(lái)了很大的便利。除此之外，DS18B20溫度傳感器對(duì)于多點(diǎn)測(cè)量來(lái)說(shuō)是較好的選擇，而且因開關(guān)形成的附加電阻導(dǎo)致無(wú)需進(jìn)行計(jì)算。因采用的電路結(jié)構(gòu)與其他電路不同，其內(nèi)采用了最新型的薄膜電阻激光快速實(shí)施微調(diào)控技術(shù)來(lái)采取校對(duì)措施，促使其可以提高準(zhǔn)確的精度，同時(shí)還可保證數(shù)值的準(zhǔn)確度。DS18B20溫度傳感器的電路結(jié)構(gòu)較為單一，因此不需要實(shí)行調(diào)試的工作，在連接A/D時(shí)叫較為便利。當(dāng)電壓輸出10mV/k的靈敏度數(shù)值時(shí)，其溫度顯示為0℃那么輸出的數(shù)值就為0V。當(dāng)溫度提升到25℃時(shí)其顯示的輸出數(shù)值就是2.982V。
2.2A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換部分：在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，采用了逐漸逼近形式的A/D轉(zhuǎn)換器，ADC0804為其芯片的型號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器最為突出的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換時(shí)間短，精確度高，可直接進(jìn)行輸出二進(jìn)制數(shù)字的信號(hào)，并同時(shí)與I/O的借口相連接，在軟件的設(shè)計(jì)中十分的快捷便利。ADC0804型號(hào)的芯片是一款包含有8通道8位數(shù)字量/模轉(zhuǎn)換的電路，能與微控制器相互融合的邏輯控制。而這其中，模/數(shù)的轉(zhuǎn)換器可直接進(jìn)行連接任何單端口所輸入的信號(hào)。也正是因?yàn)锳DC0804在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)模/數(shù)的轉(zhuǎn)換器，因此，該芯片非常適用于可編輯邏輯控制器中，微控制器的輸入通道口電路、電阻、儀器以及機(jī)床等眾多設(shè)備進(jìn)行控制，屬于其設(shè)計(jì)和采用的范圍內(nèi)，同時(shí)在價(jià)格上占據(jù)很大的優(yōu)勢(shì)，有利于設(shè)計(jì)成本的降低。設(shè)計(jì)時(shí)，如采用的A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)顯示電壓參數(shù)值是2.56V，說(shuō)明了每位數(shù)字相呼應(yīng)的量值是10mV，也可稱之為1℃。
2.3溫度指數(shù)顯示部分：采用1602LCD液晶作為設(shè)計(jì)時(shí)的顯示器，不但能顯示呈靜態(tài)作用時(shí)所占據(jù)I/O端口的較多缺點(diǎn)，還可有效解決顯示動(dòng)態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)不穩(wěn)定性、畫面閃爍、占用較多資源等問題。1602LCD液晶顯示器主要的技術(shù)參數(shù)：顯示的容量：16×2個(gè)字符；芯片的工作電壓：4.5~5.5V；工作的電流：2.0mA（5.0V）；模塊最佳的工作電壓：5.0V；字符的尺寸：2.95×4.35（W×H）。
3溫度照度監(jiān)測(cè)儀的電路試驗(yàn)和調(diào)整
3.1溫度檢測(cè)的部分：通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)可以證明，AD590溫度傳感器的理論數(shù)值小于所顯示的輸出數(shù)值，兩者之間有著較為明顯的差別。在實(shí)施多次的檢測(cè)和研究分析可以得出以下結(jié)論：系統(tǒng)在工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)有相應(yīng)的熱量產(chǎn)生，從而導(dǎo)致誤差的增加，致使實(shí)際的顯示溫度和檢測(cè)的溫度出現(xiàn)明顯的差異性。可利用元件性能值進(jìn)行誤差的補(bǔ)救，分析計(jì)算出兩者之間所存在的誤差值。
3.2C語(yǔ)言編寫程序：使溫度控制能夠有效地順利運(yùn)行，必須在電路中所設(shè)定相關(guān)軟件的模式下進(jìn)行，同時(shí)能夠獲得使用的權(quán)力。如若發(fā)現(xiàn)其他元件也有相關(guān)的程序輸入，應(yīng)立即采取檢測(cè)調(diào)整的工作，而其余的所有程序也應(yīng)采取檢測(cè)調(diào)整的措施，才可將設(shè)計(jì)的全部功能逐漸實(shí)現(xiàn)。如所預(yù)定結(jié)果無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)多相應(yīng)的程序?qū)嵭袡z測(cè)和調(diào)整，查看是否出現(xiàn)遺漏情況，接著再根據(jù)其結(jié)果，重新進(jìn)行程序的編寫檢測(cè)調(diào)整。
在各種不同行業(yè)生產(chǎn)中，溫度屬于基礎(chǔ)參數(shù)的其中之一，根據(jù)溫度可以檢測(cè)出與溫度相關(guān)聯(lián)的化學(xué)和物理的兩種變化。因此，在工藝不斷生產(chǎn)的過(guò)程中，溫度控制占據(jù)著極為重要的地位，尤其是在交通、航天、制造、電力、林木建造、加工食品等眾多行業(yè)得到廣泛的推廣。有效運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行控制溫度，不但能提高控制能力，還能促使生產(chǎn)自動(dòng)化進(jìn)行，而且可以加快實(shí)現(xiàn)目標(biāo)智能化的進(jìn)程。
1溫度照度監(jiān)測(cè)儀的溫度控制電路的總體設(shè)計(jì)方案
通過(guò)研究決定采用AT89S51單片機(jī)來(lái)負(fù)責(zé)中央處理器功能系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于溫度控制來(lái)說(shuō)，其總體的方案設(shè)計(jì)如下：運(yùn)用溫度的傳感器逐漸汲取在常溫狀態(tài)下發(fā)生的多種數(shù)據(jù)變化過(guò)程→單片機(jī)接收由溫度傳感器采集到的溫度轉(zhuǎn)變的信號(hào)→有效使用單片機(jī)進(jìn)行對(duì)顯示器的調(diào)整和操作→預(yù)先設(shè)定的與收集到的兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比→查看驅(qū)動(dòng)溫度是升溫狀態(tài)還是降溫狀態(tài)。
如何實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)方案的路線有如下幾個(gè)步驟：①根據(jù)利用按鈕來(lái)設(shè)定輸入所需的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；②進(jìn)行溫度檢測(cè)可使用LCD來(lái)進(jìn)行；③正確使用驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行操作調(diào)整壓縮器對(duì)溫度實(shí)施升高或降低；④編程工作可運(yùn)用C語(yǔ)言得到很好的實(shí)現(xiàn)。
2溫度照度監(jiān)測(cè)儀的溫度控制硬件部分的設(shè)計(jì)
2.1溫度傳感部分：在進(jìn)行集成形式的溫度傳感器設(shè)計(jì)采用時(shí)，較為建議使用DS18B20溫度傳感器，此屬于電流型的傳感器，其溫度的表示一般都依附著電流所顯示的數(shù)值進(jìn)行。其具有較高的靈敏度，而其的電源流是屬于高祖性質(zhì)的，無(wú)需進(jìn)行計(jì)算運(yùn)送過(guò)程中所損失的電壓和損失的噪音干擾，關(guān)于測(cè)量物理的距離較長(zhǎng)時(shí)帶來(lái)了很大的便利。除此之外，DS18B20溫度傳感器對(duì)于多點(diǎn)測(cè)量來(lái)說(shuō)是較好的選擇，而且因開關(guān)形成的附加電阻導(dǎo)致無(wú)需進(jìn)行計(jì)算。因采用的電路結(jié)構(gòu)與其他電路不同，其內(nèi)采用了最新型的薄膜電阻激光快速實(shí)施微調(diào)控技術(shù)來(lái)采取校對(duì)措施，促使其可以提高準(zhǔn)確的精度，同時(shí)還可保證數(shù)值的準(zhǔn)確度。DS18B20溫度傳感器的電路結(jié)構(gòu)較為單一，因此不需要實(shí)行調(diào)試的工作，在連接A/D時(shí)叫較為便利。當(dāng)電壓輸出10mV/k的靈敏度數(shù)值時(shí)，其溫度顯示為0℃那么輸出的數(shù)值就為0V。當(dāng)溫度提升到25℃時(shí)其顯示的輸出數(shù)值就是2.982V。
2.2A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換部分：在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，采用了逐漸逼近形式的A/D轉(zhuǎn)換器，ADC0804為其芯片的型號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器最為突出的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換時(shí)間短，精確度高，可直接進(jìn)行輸出二進(jìn)制數(shù)字的信號(hào)，并同時(shí)與I/O的借口相連接，在軟件的設(shè)計(jì)中十分的快捷便利。ADC0804型號(hào)的芯片是一款包含有8通道8位數(shù)字量/模轉(zhuǎn)換的電路，能與微控制器相互融合的邏輯控制。而這其中，模/數(shù)的轉(zhuǎn)換器可直接進(jìn)行連接任何單端口所輸入的信號(hào)。也正是因?yàn)锳DC0804在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)模/數(shù)的轉(zhuǎn)換器，因此，該芯片非常適用于可編輯邏輯控制器中，微控制器的輸入通道口電路、電阻、儀器以及機(jī)床等眾多設(shè)備進(jìn)行控制，屬于其設(shè)計(jì)和采用的范圍內(nèi)，同時(shí)在價(jià)格上占據(jù)很大的優(yōu)勢(shì)，有利于設(shè)計(jì)成本的降低。設(shè)計(jì)時(shí)，如采用的A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)顯示電壓參數(shù)值是2.56V，說(shuō)明了每位數(shù)字相呼應(yīng)的量值是10mV，也可稱之為1℃。
2.3溫度指數(shù)顯示部分：采用1602LCD液晶作為設(shè)計(jì)時(shí)的顯示器，不但能顯示呈靜態(tài)作用時(shí)所占據(jù)I/O端口的較多缺點(diǎn)，還可有效解決顯示動(dòng)態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)不穩(wěn)定性、畫面閃爍、占用較多資源等問題。1602LCD液晶顯示器主要的技術(shù)參數(shù)：顯示的容量：16×2個(gè)字符；芯片的工作電壓：4.5~5.5V；工作的電流：2.0mA（5.0V）；模塊最佳的工作電壓：5.0V；字符的尺寸：2.95×4.35（W×H）。
3溫度照度監(jiān)測(cè)儀的電路試驗(yàn)和調(diào)整
3.1溫度檢測(cè)的部分：通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)可以證明，AD590溫度傳感器的理論數(shù)值小于所顯示的輸出數(shù)值，兩者之間有著較為明顯的差別。在實(shí)施多次的檢測(cè)和研究分析可以得出以下結(jié)論：系統(tǒng)在工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)有相應(yīng)的熱量產(chǎn)生，從而導(dǎo)致誤差的增加，致使實(shí)際的顯示溫度和檢測(cè)的溫度出現(xiàn)明顯的差異性。可利用元件性能值進(jìn)行誤差的補(bǔ)救，分析計(jì)算出兩者之間所存在的誤差值。
3.2C語(yǔ)言編寫程序：使溫度控制能夠有效地順利運(yùn)行，必須在電路中所設(shè)定相關(guān)軟件的模式下進(jìn)行，同時(shí)能夠獲得使用的權(quán)力。如若發(fā)現(xiàn)其他元件也有相關(guān)的程序輸入，應(yīng)立即采取檢測(cè)調(diào)整的工作，而其余的所有程序也應(yīng)采取檢測(cè)調(diào)整的措施，才可將設(shè)計(jì)的全部功能逐漸實(shí)現(xiàn)。如所預(yù)定結(jié)果無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)多相應(yīng)的程序?qū)嵭袡z測(cè)和調(diào)整，查看是否出現(xiàn)遺漏情況，接著再根據(jù)其結(jié)果，重新進(jìn)行程序的編寫檢測(cè)調(diào)整。
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