图 本系统单回路控制的原理:温度控制系统用温度传感器获取所测温度值,根据温度给定值和稳定测量值的偏差,经过PID运算来处理相应的调节控制量,从而达到温度控制的目的。
4 系统包括主控芯片、数字温度传感器、串口通信模块、抗干扰监控模块、报警模块、控制隔离量输出模块等。
温度监控系统总原理图如下: 图1-3 温度监控系统总原理图 5 下面我们对主控芯片AT89C51做一下简略介绍: AT89C51是由北京集成电路设计中心在MCS-51基础上精心设计,由美国生产的高性能八位单片机。
它是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器,片内有4K字节的在线可重复编程快擦快写程序内存,能重复写入/擦除10000次,数据保存时间为十年。
它与MCS-51系列单片机在指令系统上完全兼容,不仅可完全替代MCS-51系列单片机,而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。
AT89C51无需外扩程序内存和数据存储器,就可构成真正的单片机最小应用系统,从而缩小系统的体积,增加系统的可靠性,降低了系统成本。
只要程序长度小于4K,四个I/O口全部提供给用户。
可用5V电压编程,而且擦写时间仅需l 0ms,仅为8751/87C51擦除时间的百分之一,与8751/87C51的12V电压擦写时间相比,不易损坏器件,没有两种电源的要求,改写时不必拨下芯片,适合许多嵌入式控制领域。
工作电压范围2.7~6V全静态工作,工作频率宽,在6MHz~24MHz,比8751/87C51等51系列的6MHz~24MHz更具有灵活性,系统能快能慢。
AT89C51单片机的封装管脚排列如图1-3所示: 图1-3 AT89C51管脚图 在本设计中P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.5、P2.6及P2.7口用作与芯片(74LS47) 6 和数码管片选的连接,其中P2.0~P2.3口用于输出串行数据,P2.5~P2.6口用于数码管的片选,P1.0口和P1.1口用于报警电路的连接,P1.2口用于数字温度传感器DS18B20的连接。
P2.7口用于监控电路的监控信号的输出,如P2.7口的输出信号显示出不正常的情况,监控电路通过RESET引脚对AT89C51进行复位,P0.0口主要用于控制隔离量输出模块。
本设计中所采用的是6MHz的外部晶振。
其中部分用于控制信号线的端口功能如下:??RST---复位输入信号高电平有效.在振荡器稳定工作时在RST脚施加两个机器周期即24个晶振周期以上的高电平将器件复位。
??EA/Vpp---外部程序内存访问允许信号EA。
当EA信号接地时,对ROM的读操作限定在外部程序内存,地址为0000H??FFFFH;当EA接VCC时,对ROM的读操作从内部程序内存开始,并可延续至外部程序内存。
在编程时,该引脚可接编程电压。
在编程校验时,该引脚可接VCC。
??PSEN---片外程序内存读选通信号PSEN,低电平有效。
在片外程序内存取指期间,当PSEN有效时,程序内存的内容被送至P0;在访问外部RAM时,PSEN无效。
??ALE/PROG---低字节地址锁存信号ALE。
在系统扩展时,ALE的下降沿将P0口输出的低8位地址锁存器中,以实现低字节地址和数据的分时传送。
此外,ALE端连续输出正脉冲,频率为晶振频率的1/6,可用作外部定时脉冲使用,但要注意,每次访问外RAM时要丢失一个ALE脉冲。
在编程期间,该引脚输入编程脉冲(PROG)。
7 本次设计中我们采用了单线数字温度传感器DS18B20,新的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。
一线总线独特而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。
DS18B20、 DS1822 “一线总线”数字化温度传感器 同DS1820一样,DS18B20也 支持“一线总线”接口,测量温度范围为 -55°C125°C,在-1085°C范围内精度为±0.5°C。
DS1822的精度较差为± 2°C 。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
与前一代产品不同,新的产品支持3V5.5V的电压范围,使系统设计更灵活、方便。
而且新一代产品更便宜,体积更小。
DS18B20、 DS1822 的特性 DS18B20可以程序设定912位的分辨率,精度为±0.5°C。
可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围。
分辨率