温度控制系统的设计.doc
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1、 温度控制系统的设计 摘 要 单片机是20世纪中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块,具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点,在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用,极大的提高了这些领域的技术水平和自动化限度。51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一,随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用。51系列及其衍生单片机还会在继后很长一段时间占据嵌入式系统产品的低端市场,因此,作为新世纪的大学生,在信息产业高速发展的今天,掌握单片机的基本结构、原理和使用是非常重要的。1.总体电路方案设计及原理1.1. 温度控制系统设计规定一
2、、设计任务运用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(Thermoelectric Cooler,即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。二、规定(1)控制密闭容器内空气温度(2)容器容积5cm*5cm*5cm(3)测温和控温范围: 0室温(4)控温精度11.2 基本设计思绪温度段位显示 根据系统的规定,本次设计可分为温度温度采集模块、温度显示 和温度信号控制3个模块。具体框架图如图1所示:温度采集采集模块,温度信号控制 图11.3 温度控制系统工作原理温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度,51单片机获取采集的温度值,经解决后得到当前环境中一个比较稳定的温度值,再根据当前设定的
3、温度上下限值,通过加热和降温对当前温度进行调整。通过按钮来控制,使电路中的温度有高有低。 按钮按下,温度高于设定的温度时,LED1亮;按钮按下,温度正好是设定的温度时,LED2亮;按钮按下,温度低于设定的温度时,LED3亮。1.4温度采集原理a温度传感器热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图2所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就是运用这一效应来工作的。b温度传感器热电阻测温原理温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增长而增长这一
4、特性来进行温度测量的。c数字化温度传感器的工作原理将温度信号转化为串行数字信号供微解决机解决 2 各模块基本功能与设计方案选择和论述2.1 温度采集方案的概述温度传感器从使用的角度大体可分为接触式和非接触式两大类,前者是让温度传感器直接与待测物体接触,而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离,检测从待测物体放射出的红外线,达成测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中,相比运用多的是接触式传感器,非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用,初期得到广泛使用的接触式温度传感器重要有热电式传感器,其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器,将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。
5、现在的温度传感器已经走向数字化,集成化,外形小,接口简朴,广泛用于生活中的各个领域。方案一:采用热敏电阻可以用热敏电阻对温度感应限度来实现对输入信号的改变,精度比较高,但是价格比较贵。方案二:采用热电偶热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器,它具有结构简朴、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。但是,由于热电偶来采集温度的话会用到运放的比较器电路,信号放大电路,译码器电路来将模拟信号转化为数字信号继而在数码管上显示出来,电路结构过于复杂。方案三:采用二极管二极管在正向导通时由于少子的存在和导电性,所以导通电压会受温度影响,优点是价格便宜,对电路规定低,
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