计算机温度控制硬件系统设计

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1、《计算机控制技术课程设计报告》题目：计算机温度控制硬件系统设计学院：工程学院专业班级：自动化0801姓名：朱天隆指导教师：周明林2011年06月28日20目录第1章引言21.1计算机控制系统概述21.2计算机温度控制系统原理2第2章硬件系统设计22.1温度传感器22.2AT89C51介绍42.3ADC0809介绍82.4DAC0832介绍102.58155介绍112.6输入通道设计122.7输出通道控制电路142.8电源系统设计152.9看门狗15第3章结论18参考书目：2020第1章引言1.1计算机控制系统概述计算机控制系统(ComputerControlSystem，简称CCS

2、)是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。这里的计算机通常指数字计算机，可以有各种规模，如从微型到大型的通用或专用计算机。辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。与被控对象的联系和部件间的联系，可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系；也可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。1.2计算机温度控制系统原理硬件设计包括温度控制系统组成、单片机硬件系统组成。温度控制原理为，铂电阻阻值随温度的变化而变化，经过线性化检测电路转化为电压的变化，再经放大器放大后输入A/D转换器。转换完的数据信号送入80

3、31经PID运算通过执行器控制炉温。硬件系统组成如图1-2。图1-2计算机温度控制硬件系统原理图第2章硬件系统设计2.1温度传感器DS18B20是Dallas半导体公司20推出的一线总线数字化温度传感器件，它能在现场采集温度数据，并将温度数据直接转换成数字量输出。此外，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测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°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

4、，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。DS18B20可以程序设定9～12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。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！DS1822与DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用。DS18B20可用传统方式供电，将外部电源连在VDD脚上，其工作电压范围为3.0～5.5V，也可以用数据线供电，

5、称为寄生供电模式，电源由总线为高电平时DQ脚上的上拉电阻提供，此时VDD脚必须接地。在12位分辨率时，最多在750ms内可以把温度值转换成数字。并具有负压特性，即当电源极性接反时，温度计虽然不会正常工作，但却不会因发热而烧毁。DS18B20的主要特性：（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；（3）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）DS18B20在使用中不需要任何

6、外围元件，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；（5）测温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；20（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；（8）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；（9）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；由于传感

7、器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。根据设计总要求：我们要用到A/D转换的部分所以我们要选择模拟的温度传感器，温度控制范围为25℃～150℃、最小区分温度为0.5℃，温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，最常