编辑: hyszqmzc | 2018-02-06 |
590、基准电压
7815、运算放大器OP-07及A/D转换电路ADC0804四部分组成.电路图如图3所示 图3 温度采样和转换电路原理图 (1) AD590性能描述 测量范围在-50℃--+150℃,满刻度范围误差为±0.3℃,当电源电压在5―10V之间,稳定度为1时,误差只有±0.01℃ .AD590为电流型传感器温度每变化1℃其电流变化1uA在35℃和95℃时输出电流分别为308.2uA 和368.2uA. (2)基准电压7812提供12V 标准电压,它与运算放大器OP-07和电阻组成信号转换与放大电路,将35℃--95℃的温度转换为0―5V的电压信号. (3)ADC0804性能描述.ADC0804为8位逐次逼近型A/D转换器,其输入电压范围在0―5v,转换速度为100us,转换精度为0.39,对应误差为0.234℃.满足系统的要求. (4)电路原理及参数计算 温度采样电路的基本原理是采用电流型温度传感器AD590将温度的变化量转换成电流量,再通过OP-07将电流量转换成电压量,通过A/D转换器ADC0804将其转换成数值量交由单片机处理.图3中三端稳压7812作为基准电压,由运放虚短虚断可知运放OP-07的反向输入端Ui(2脚)的电压为零伏.当输出电压为零伏时(即Uo=0v) ,令7812的输出电压为Ub=12V,OP-07的2脚处为A点,AD590的转换电流为IC. 列出A点的结点方程如下: Ub/(R1+R2)=Ic 由于系统控制的水温范围为35℃--95℃,所以当输出电压为零伏时AD590的输出电流为308.2uA,因此为了使Ui的电位为零就必须使电流Ib等于电流Ic等于308.2uA, 三端稳压7812的输出电压为12v所以由方程(1)得R1+R2=Ub/Ic=12v/308.2uA =38.94k 由方程(2)的取电阻R1=30k , R2=20k的电位器. 又由于ADC0804的输入电压范围为0―5v ,为了提高精度所以令水温为95℃时ADC0804的输入电压为5v(即Uo=5v).此时列出A点的结点方程如下: Uo/(R3+R4)+Ub/(R1+R2)=Ic 5V/(R3+R4)+308.2 uA =368.2uA R3+R4=83.33K 当水温为95℃时AD590的输出电流为368.2uA.由方程式(3)得R3+R4=83.33k,因此取R3=81k , R4=5k的电位器. 温度控制电路 此部分电路主要由光电耦合器MOC3041和双向可控硅BTA12组成.采用脉宽调制输出控制电炉与电源的接通和断开比例,以通断控制调压法控制电炉的输入功率.MOC3041光电耦合器的耐压值为400v,它的输出级由过零触发的双向可控硅构成,它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭.100Ω电阻与0.01uF电容组成双向可控硅保护电路.控制部分电路图如图4所示. 图4 温度控制电路原理图 单片机控制部分 此部分是电路的核心部分,系统的控制采用了单片机AT89C51.单片机AT89C51内部有8KB单元的程序存储器及256字节的数据存储器.因此系统不必扩展外部程序存储器和数据存储器这样大大的减少了系统硬件部分.电路原理图如图5所示: 图5 单片机控制电路部分原理图 键盘及数字显示部分 在设计键盘/显示电路时,我们使用单片机2051作为电路控制的核心,单片机2051具有一个全双工的串行口采用串口,利用此串行口能够方便的实现系统的控制和显示功能.键盘/显示接口电路如图6所示. 图6 键盘/显示部分电路 图6中单片机2051的P1口接数码管的8只引脚,这样易于对数码管的译码,使数码管能显示设计者所需的各数值、符号等等. 单片机2051的P3.
2、P3.
3、P3.4接3-8译码器74L138,译码器的输出端直接接八个数码管的控制端和键盘,键盘扫描和显示器扫描同用端口这样能大大的减少单片机的I/O,减少硬件的花费. 键盘的接法的差别直接影响到硬件和软件的设计,考虑到单片机2051的端口资源有限,所以我们在设计中将传统的4*4的键盘接成8*2的形式(如图7),键盘的扫描除了和显示共用的8个端外,另外的两个端直接和2051的P3.5和P3.7相连. 图7 键盘接线 如图7的接法已经完全用完了单片机的15个I/O口,有效的利用了单片机的资源. 第5节 软件设计及程序流程图 3.1主程序流程图(如图8所示) 图8 主程序程序 3.2 串行通信流程图(图9) 图9 串行中断程序图 3.3 键盘显示部分的程序流程图(图10) 图10 键盘显示部分程序流程图 3.4 PID算法 PID算法为此温控系统的性能好坏的决定性因数,其程序流程图如图13所示.PID为控制中最为成熟的一中算法,其一般算式及模拟控制规律表达式如下式: 上式中U(t)为控制器的输出;