溫度照度監(jiān)測儀中單片機溫度控制電路設(shè)計的應(yīng)用
來源： http://www.de147.cn/ 類別：實用技術(shù) 更新時間：2013-03-05 閱讀次
【本資訊由中國糧油儀器網(wǎng)提供】 溫度照度監(jiān)測儀現(xiàn)在被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)的溫濕度監(jiān)測中，為有效的對溫度和濕度的控制做出了很大的貢獻，關(guān)于溫度照度監(jiān)測儀中的核心設(shè)計原理，就是其單片機溫度控制電路的設(shè)計。下面我們一起看下溫度照度監(jiān)測儀中單片機溫度控制電路設(shè)計的應(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。有效運用單片機進行控制溫度，不但能提高控制能力，還能促使生產(chǎn)自動化進行，而且可以加快實現(xiàn)目標(biāo)智能化的進程。
1溫度照度監(jiān)測儀的溫度控制電路的總體設(shè)計方案
通過研究決定采用AT89S51單片機來負(fù)責(zé)中央處理器功能系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，對于溫度控制來說，其總體的方案設(shè)計如下：運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)變化過程→單片機接收由溫度傳感器采集到的溫度轉(zhuǎn)變的信號→有效使用單片機進行對顯示器的調(diào)整和操作→預(yù)先設(shè)定的與收集到的兩組數(shù)據(jù)進行對比→查看驅(qū)動溫度是升溫狀態(tài)還是降溫狀態(tài)。
如何實現(xiàn)總體設(shè)計目標(biāo)方案的路線有如下幾個步驟：①根據(jù)利用按鈕來設(shè)定輸入所需的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；②進行溫度檢測可使用LCD來進行；③正確使用驅(qū)動電路進行操作調(diào)整壓縮器對溫度實施升高或降低；④編程工作可運用C語言得到很好的實現(xiàn)。
2溫度照度監(jiān)測儀的溫度控制硬件部分的設(shè)計
2.1溫度傳感部分：在進行集成形式的溫度傳感器設(shè)計采用時，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，無需進行計算運送過程中所損失的電壓和損失的噪音干擾，關(guān)于測量物理的距離較長時帶來了很大的便利。除此之外，DS18B20溫度傳感器對于多點測量來說是較好的選擇，而且因開關(guān)形成的附加電阻導(dǎo)致無需進行計算。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施微調(diào)控技術(shù)來采取校對措施，促使其可以提高準(zhǔn)確的精度，同時還可保證數(shù)值的準(zhǔn)確度。DS18B20溫度傳感器的電路結(jié)構(gòu)較為單一，因此不需要實行調(diào)試的工作，在連接A/D時叫較為便利。當(dāng)電壓輸出10mV/k的靈敏度數(shù)值時，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℃時其顯示的輸出數(shù)值就是2.982V。
2.2A/D信號轉(zhuǎn)換部分：在進行設(shè)計的過程中，采用了逐漸逼近形式的A/D轉(zhuǎn)換器，ADC0804為其芯片的型號。A/D轉(zhuǎn)換器最為突出的特點是轉(zhuǎn)換時間短，精確度高，可直接進行輸出二進制數(shù)字的信號，并同時與I/O的借口相連接，在軟件的設(shè)計中十分的快捷便利。ADC0804型號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)換器可直接進行連接任何單端口所輸入的信號。也正是因為ADC0804在進行設(shè)計時會出現(xiàn)多個模/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、儀器以及機床等眾多設(shè)備進行控制，屬于其設(shè)計和采用的范圍內(nèi)，同時在價格上占據(jù)很大的優(yōu)勢，有利于設(shè)計成本的降低。設(shè)計時，如采用的A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計顯示電壓參數(shù)值是2.56V，說明了每位數(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)計時的顯示器，不但能顯示呈靜態(tài)作用時所占據(jù)I/O端口的較多缺點，還可有效解決顯示動態(tài)時所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號不穩(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)測儀的電路試驗和調(diào)整
3.1溫度檢測的部分：通過相關(guān)的實驗進行檢測可以證明，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。在實施多次的檢測和研究分析可以得出以下結(jié)論：系統(tǒng)在工作運轉(zhuǎn)時，會有相應(yīng)的熱量產(chǎn)生，從而導(dǎo)致誤差的增加，致使實際的顯示溫度和檢測的溫度出現(xiàn)明顯的差異性。可利用元件性能值進行誤差的補救，分析計算出兩者之間所存在的誤差值。
3.2C語言編寫程序：使溫度控制能夠有效地順利運行，必須在電路中所設(shè)定相關(guān)軟件的模式下進行，同時能夠獲得使用的權(quán)力。如若發(fā)現(xiàn)其他元件也有相關(guān)的程序輸入，應(yīng)立即采取檢測調(diào)整的工作，而其余的所有程序也應(yīng)采取檢測調(diào)整的措施，才可將設(shè)計的全部功能逐漸實現(xiàn)。如所預(yù)定結(jié)果無法實現(xiàn)時，應(yīng)多相應(yīng)的程序?qū)嵭袡z測和調(diào)整，查看是否出現(xiàn)遺漏情況，接著再根據(jù)其結(jié)果，重新進行程序的編寫檢測調(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。有效運用單片機進行控制溫度，不但能提高控制能力，還能促使生產(chǎn)自動化進行，而且可以加快實現(xiàn)目標(biāo)智能化的進程。
1溫度照度監(jiān)測儀的溫度控制電路的總體設(shè)計方案
通過研究決定采用AT89S51單片機來負(fù)責(zé)中央處理器功能系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，對于溫度控制來說，其總體的方案設(shè)計如下：運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)變化過程→單片機接收由溫度傳感器采集到的溫度轉(zhuǎn)變的信號→有效使用單片機進行對顯示器的調(diào)整和操作→預(yù)先設(shè)定的與收集到的兩組數(shù)據(jù)進行對比→查看驅(qū)動溫度是升溫狀態(tài)還是降溫狀態(tài)。
如何實現(xiàn)總體設(shè)計目標(biāo)方案的路線有如下幾個步驟：①根據(jù)利用按鈕來設(shè)定輸入所需的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；②進行溫度檢測可使用LCD來進行；③正確使用驅(qū)動電路進行操作調(diào)整壓縮器對溫度實施升高或降低；④編程工作可運用C語言得到很好的實現(xiàn)。
2溫度照度監(jiān)測儀的溫度控制硬件部分的設(shè)計
2.1溫度傳感部分：在進行集成形式的溫度傳感器設(shè)計采用時，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，無需進行計算運送過程中所損失的電壓和損失的噪音干擾，關(guān)于測量物理的距離較長時帶來了很大的便利。除此之外，DS18B20溫度傳感器對于多點測量來說是較好的選擇，而且因開關(guān)形成的附加電阻導(dǎo)致無需進行計算。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施微調(diào)控技術(shù)來采取校對措施，促使其可以提高準(zhǔn)確的精度，同時還可保證數(shù)值的準(zhǔn)確度。DS18B20溫度傳感器的電路結(jié)構(gòu)較為單一，因此不需要實行調(diào)試的工作，在連接A/D時叫較為便利。當(dāng)電壓輸出10mV/k的靈敏度數(shù)值時，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℃時其顯示的輸出數(shù)值就是2.982V。
2.2A/D信號轉(zhuǎn)換部分：在進行設(shè)計的過程中，采用了逐漸逼近形式的A/D轉(zhuǎn)換器，ADC0804為其芯片的型號。A/D轉(zhuǎn)換器最為突出的特點是轉(zhuǎn)換時間短，精確度高，可直接進行輸出二進制數(shù)字的信號，并同時與I/O的借口相連接，在軟件的設(shè)計中十分的快捷便利。ADC0804型號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)換器可直接進行連接任何單端口所輸入的信號。也正是因為ADC0804在進行設(shè)計時會出現(xiàn)多個模/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、儀器以及機床等眾多設(shè)備進行控制，屬于其設(shè)計和采用的范圍內(nèi)，同時在價格上占據(jù)很大的優(yōu)勢，有利于設(shè)計成本的降低。設(shè)計時，如采用的A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計顯示電壓參數(shù)值是2.56V，說明了每位數(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)計時的顯示器，不但能顯示呈靜態(tài)作用時所占據(jù)I/O端口的較多缺點，還可有效解決顯示動態(tài)時所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號不穩(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)測儀的電路試驗和調(diào)整
3.1溫度檢測的部分：通過相關(guān)的實驗進行檢測可以證明，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。在實施多次的檢測和研究分析可以得出以下結(jié)論：系統(tǒng)在工作運轉(zhuǎn)時，會有相應(yīng)的熱量產(chǎn)生，從而導(dǎo)致誤差的增加，致使實際的顯示溫度和檢測的溫度出現(xiàn)明顯的差異性。可利用元件性能值進行誤差的補救，分析計算出兩者之間所存在的誤差值。
3.2C語言編寫程序：使溫度控制能夠有效地順利運行，必須在電路中所設(shè)定相關(guān)軟件的模式下進行，同時能夠獲得使用的權(quán)力。如若發(fā)現(xiàn)其他元件也有相關(guān)的程序輸入，應(yīng)立即采取檢測調(diào)整的工作，而其余的所有程序也應(yīng)采取檢測調(diào)整的措施，才可將設(shè)計的全部功能逐漸實現(xiàn)。如所預(yù)定結(jié)果無法實現(xiàn)時，應(yīng)多相應(yīng)的程序?qū)嵭袡z測和調(diào)整，查看是否出現(xiàn)遺漏情況，接著再根據(jù)其結(jié)果，重新進行程序的編寫檢測調(diào)整。
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