数字温度控制器的设计

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1、数字式智能温度控制器的研究（修改稿）王任远，沈占彬(平顶山工业职业技术学院,河南平顶山467001)摘　要：系统采用低功耗单片机MCS80C51进行检测与控制，选用DS1820数字式传感器对温度进行采样和转换，通过执行机构对温度进行调节控制，实现了传感器与单片机和可控硅的有机结合，增强了电路的可靠性，提高了测温精度。关键词：单片机；传感器；温度调控；软硬件设计ResearchontheDigitalandIntelligentTemperatureControllerWANGRen-yuan,SHENZhan-bin(PingdingshanI

2、ndustrialCollageofTechnology，Pingdingshan，Henan467001)Abstract:Thissystemisathermometricsystemofhighaccuracyandlowconsumedpower,itusesthelowconsumedpowersinglechipmicrocomputerMCS80C51tocarryontheexaminationandcontrolandusesthedigitalsensorofDS1820totaketemperaturesampleandc

3、hangethetemperature.It’soperatorcanadjustthetemperaturewhichshowedontheindicatorKeywords:Singlechipmicrocomputer;sensor;temperaturecontrol;softandhardwaredesign0引言在温度测控领域，采用常规的测量方法，当检测精度要求较高时，调理电路复杂、A/D的转换位数增高，使系统的成本居高不下，很难普及。随着电子技术的发展，出现了很多功能完备的低功耗、低电压大规模集成电路，为设计高精度测控系统提供了硬

4、件基础。本系统采用了低功耗测试设备单片机MCS80C51进行检测与控制，用DS1820对温度进行采样和转换，执行机构完成对温度的控制，系统的测温精度达到0.1℃。1系统原理对温度进行实时检测与控制，首先，温度传感器DS1820对温度进行采样和转换，将测量结果送给单片机，单片机将输入的温度值与内部指定单元的给定温度值T进行比较，根据比较结果，通过执行机构可控硅对加热源的开断状态进行控制。由于水的惯性大，在控温过程中采用了开关控制。当然，本系统也可采用经典的FID控制算法实现上述功能。系统原理方框图如图1所示。图1DS1820测温原理框图Fig.1

5、TheDS1820squareframediagramofthesystemprinciple2硬件系统2.1主电路设计根据控制要求，确定了器件和系统电路的组成。系统主电路如图2所示。6图2系统原理图Fig.2Systemprinciplediagram系统以高性能/价格比的80C51为核心，采用新型单片数字温度传感器DS1820来测量温度，双向可控硅驱动电路MOC3041和双向可控硅TLC336A（图中T1）组成输出控制通道。此外，还有键盘/显示电路、报警输出电路等，系统结构紧凑，性能稳定。2.2输入/出通道及其接口电路2.2.1输入通道采用

6、了新型数字温度传感器DS1820，在对其测温原理进行详细分析的基础上，提出了提高DS1820测量精度的方法，使DS1820的测量精度由0.5℃提高到0.1℃以上，取得了良好的测温效果。DS1820是美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。DS1820测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入

7、。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。6图3DS1820测温原理框图Fig.3TheDS1820tomeasuretemperatureprincipleframedi

8、agram在正常测温情况下，DS1820的测温分辩率为0.5℃以9位数据格式表示，其中最低有效位（LSB）由比较器进行0.25℃比较，当计数器1中的余