基于单片机温度控制系统设计的电源设计部分

#■M3m口早一■M3m口早一4.3温度传感器的选择DS18B20原理与特性本系统米用了DS18B20单总线可编程温度传感器，来实现对温度的采集和转换，大大简化了电路的复杂度，以及算法的要求。首先先来介绍一下DS18B20这块传感器的特性及其功能：DS18B20的管脚及特点DS18B20可编程温度传感器有3个管脚。内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DALLAS弓腳圉说明DQ为数字信号输入J输岀端CND为电源地7DD为外接供电电源输入醐图10DS18B20的外形及管脚图GND为接地线,DQ为数据输入输出接口，通过一个较弱的上拉电阻与单片机相连。VDD为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源，范围3.O〜5.5V。本文使用外部电源供电。主要特点有：1.用户可自设定报警上下限温度值。2.不需要外部组件,能测量一55〜+125°C范围内的温度。3.—10°C〜+85°C范围内的测温准确度为土0.5C。4.通过编程可实现9〜12位的数字读数方式，可在至多750ms内将温度转换成12位的数字，测温分辨率可达0.0625C。5.独特的单总线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条线即可实现与微处理器双向通讯。6•测量结果直接输出数字温度信号，以〃一线总线〃串行传送给CPU,同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。7.负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。8.DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。4.4温度米集电路数据采集电路如图5.1所示，由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度,提供给AT89S52的P3.1口作为数据输入。在本次设计中我们所控的对象为所处室温。当然作为改进我们可以把传感器与电路板分离，由数据线相连进行通讯，便于测量多种对象。C；11：□U319\KTfinpnrvAmFD.Ii'A.DI1BXTAI2F口户，［口卩口J&R.DSF口劭【巧4■RSTPD.TfAP?1C；p2.1r.HBPSS.H.f]PSEBF23A11aleFZ4/AtZ21[>□szI]Z3JF斗3][>41毎池辟.口PZ.&.H.ItFZ.TfAtSDGJU/■+S-m]1pi.irrscF3.im®■I口LI42■HE'LE—□bVC□12PISPSSTIHBP13PiaTliTTP1.t口呃P1£P3ST1PijSF3.G1hTIP1.TPl.TfllTIQUULd*131■•UI.I+占DS1SBH1715.册s17—li.TcEijS：图11单片机2051与温度传感器DS18B20的连接图4.5数码管温度显示电路数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示)；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。4.6温度控制电路温度控制分为高、低温控制。设计所要达到的效果就是，我们给单片机设置一个固定的温度范围，当温度传感器测量的温度高于我们设置的最高数值时，这时单片机指令控制P3.2口产生一个高电平信号送给固态继电器，是继电器的产开开关闭合，使开关打开通电。控制一个降温装置的开启（本设计中考虑到成本和技术问题，采用电风扇进行降温控制）。相反，当温度传感器测量的温度低于设置的最低数值的时候，这时单片机又控制P3.3口产生一个高电平送给继电器，使开关打开从而控制升问装置进行加热（本系统采用电热丝进行加热）。通过一个升温和一个降温装置，就能实现温度的调节。只要通过程序，将我们所要达到的温度控制在一个恒温状态下。控制电路的原理图如5.7所示，继电器的正极接电源电压，负极接三极管的集电极，之所以采用三极管，就是继电器一般是需要驱动电压的。而单片机的管脚不能提供最后高的电压，这样就会导致即使单片机送出了高电平也无法将继电器开关打开。当接上三极管后就能将输入信号的发送到继电器当中，驱动开关使温度调节器改变温度。图12温度控制电路数码管动态显示单片机AT89S52输出8个高低电平信号每个数码管的8个段分别连接P0.0-P0.7口上当某个数码管的公共端为“0”时，那么这个数码管被选中，这时此数码管的哪段为”1“则哪段就被点亮初学者可以利用本实验板自带的仿真器功能来单步执行，来观察数码管的工作原理，由于I/O资源有限，一个51单片机只有32个I/O所以只能将8个数码管以动态扫描的方式来显示，何为动态扫描呢？动态扫描的连接方式是将8个数码管的8个段用相同的I/O来控制，即第一个数码管的”a“段由P0.0控制第二个数码管的”a“段也是由P0.0来控制的而8个数码管的公共端则是由不同的I/O来控制，即第一个数码管的公共端由P2.4控制而第二个数码管的公共端有P2.5控制动态扫描的控制原理是：将第一个数码管要显示的内容显示出来，然后立刻将第二个数码管的内容显示出来，一次把第8个数码管的内容显示出来由于单片机的工作速度非常快，所以当显示第8个数码管的时候第一个数码管的内容还没有完全消失，这时立刻重复上面的过程就实现了数码管的。数码关分共阳极数码管，还有就是共阴极数码管，我们就采用共阴来使用。单片机各个口的电压输出的都为高电平。共阴就通过控制阳极，即可控制LED显示。DS18B20初始化DS18B20的一线工作协议流程是：初始化一ROM操作指令一存储器操作指令f数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。故主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16〜60微秒左右，后发出60〜240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。DS18B20的单线协议和命令DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据的传输的正确性和完整性主机操作单线器件DS18B20必须遵循下面的顺序.

初始化单线总线上的所有操作均从初始化开始。初始化过程如下：主机通过拉低单线480us以上，产生复位脉冲，然后释放该线，进入Rx接收模式主机释放总线时，会产生一个上升沿。单线期间DS18B20检测到改上升沿后，延时15-60us，通过拉低总线60-240us来产生应答脉冲。主机棘手到从机的应答脉冲后，说明有单线器件在线。ROM操作命令一旦总线主机检测到应答脉冲，便可以发起ROM操作命令。工有5位ROM操作命令。内存操作命令在成功执行了ROM操作命令之后，才可以使用内存操作命令。主机可以提供6种内存操作命令。数据处理DS18B20要有严格的时序来保证数据的完整性。在单线DQ上，存在复位脉冲、应答脉冲、写“0”、写“1”、读“0”和读“1”几种信号类型。其中，出来映带脉冲之外，均由主机产生。数据位的读和写则是通过使用读、写时隙实现的。系统流程图系统流程图如图所示：P3.3P3.3高电平升温P3.2高电平降温W下限$上限显示温度►计算温度专W下限$上限显示温度►计算温度专结束图13系统流程图调试本电路简单高效，失真小，输出稳定，达到了设计目的和要求，但在电路的整个设计过程中存在很多问题,在使用电容时更要小心因为电容的串联与并联正好与电阻的相反。如果不多加小心也许会走很多弯路。检查稳压电源的设计电路，确定其准确无误，输入220V电源，检测输出电源大小是否接近5V电源。将电路联接好，在运算放大器同相输入端加入一0〜10v的直流电压，观察输出稳压值的变化情况。将上述各部分电路调节器试好后，将整个系统连接起来进行通调。检查整体电路有无错误，检查无误后接通电源，运行正常停止运行，关闭计算机关闭电源，结束。结束语通过本次课程设计，使我加深了对Proteus、单片机AT89C51、稳压直流电源设计的理解，还有经过在网上查找资料以及到图书馆学习，也使我更好的理解和认识了关于电源设计原理和实际中的应用过程。在课程设计过程中我们互相讨论，请教老师，在不断的调试各自的程序中，发现了很多各自的问题并进行研究解决。我们试着用不同的设计方法来实现我们的课题，这样不仅可以拓宽我们的思路，还可以使我们的设计成果更加严谨。本次课程设计可以为我以后工作打下一定的基础，感谢本次课程设计，感谢我的指导老师！通过各方面的努力，最终设计出了自己较为满意的系统。虽然这两周过得很辛苦，但是自己付出的努力得到了回报，那种成就感是任何事物都无法代替的。还有在设计过程中，我们积累的经验，对我们以后的学习和工作会有莫大的帮助。参考文献《集成电路音响放大器》徐治邦编著新时代出版社1984.1《模拟电子技术基础》主编:童诗白华成英高等教育出版社2000.3《基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真》周润景张丽娜编著北京航空航天大学出版社2006.05.01《实用电路300例》武义伟汪河编著电子工业出版社1983.9《实用电路手册》杨宝清编著机械工业出版社1985.6《高稳定度电源》倪本来编著人民邮电出版社1982.12《模拟集成电路设计》DavidA.Johns＆KenMartin著机械工业出版社2005.11《新编线性直流稳压电源》王增福李昶魏永明编著电子工业出版社2004.11附录#include<reg52.h>typedefunsignedcharuchar;typedefunsignedintuint;sbitDQ=P3A0;sbitDLE=P3A1；〃段选sbitWLE=P3A2;//位选ucharcodetablewei[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}；/*数码管0—7*/ucharcodetableduan[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};/*数字0—9*/uchartemp;uintbai,shi,ge,t;/*数码管延时函数*/voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}/*DS18B20延时函数*/voiddelayDS18B20(uinti){while(i--);/**********DS18b20初始化函数/**********DS18b20初始化函数*/voidInit_DS18B20(){unsignedcharx=0;DQ=1;//DQ复位delayDS18B20(8);//稍做延时DQ=0;//单片机将DQ拉低delayDS18B20(80);//精确延时大于480usDQ=1;//拉高总线delayDS18B20(14);x=DQ;//稍做延时后如果x=0则初始化成功x=1则初始化失败delayDS18B20(20);}*//***********DS18b20读一个字节**************/ucharReadByteDS18B20(){uinti=0;uchardate=0;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;//给脉冲信号date>>=1;DQ=1;//给脉冲信号if(DQ)date|=0x80;delayDS18B20(4);}return(date);*//*************ds18b20写一个字节****************/voidWriteByteDS18B20(uchardate){uinti=0;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;DQ=date&0x01;delayDS18B20(5);DQ=1;date>>=1;}}/**************读取ds18b20当前温度voidGet_Temperature(){uchara,b;Init_DS18B20();WriteByteDS18B20(0xcc);//跳过读序号列号的操作WriteByteDS18B20(0x44);//启动温度转换delayDS18B20(100);//这个延时非常重要，也是一个非常坑爹的延时Init_DS18B20();WriteByteDS18B20(0xcc);//跳过读序号列号的操作WriteByteDS18B20(0xbe);//读取温度寄存器等(共可读9个寄存器)前两个就是温度delayDS18B20(100);a=ReadByteDS18B20();//读取温度值低位b=ReadByteDS18B20();//读取温度值高位if(!(b&0xf8))/*二进制中的前面五位是符号位，如果测得温度大于0，这五位是0*/{temp=((a>>4)|(b<<4));//正数的算法t=0;}else{temp=((~a>>4)|(~b<<4))+1;//负数的算法，测到的数值取反后加1t=1;}}voidmain(){while(1){Get_Temperature();bai=temp/100;shi=temp%10