本文的溫度測控系統是對溫度測量和控制的結合。下面將根據溫度測控系統的特點和功能具體介紹溫度測控系統的硬件和軟件的總體設計方案。最后對方案的技術可行性進行了論證分析。
一、硬件總體方案設計
本文以DS18B20為傳感器、AT89S51單片機為控制核心組成的接口電路圖如圖1所示。用2只DS18B20同時測量2路溫度 (視實際需要還可擴展通道數) 。
該方案主要包括以下幾大部分:
(一) 單片機最小系統
單片機最小系統包括單片機芯片, 時鐘電路和復位電路。時鐘電路用于產生單片機工作時所必須的時鐘信號。AT89S51單片機的內部電路在時鐘信號控制下, 嚴格地按時序執行指令進行工作;復位操作是單片機的初始化操作, 只需給單片機的復位引腳RST加上大于2個機器周期的高電平就可以使單片機復位。
(二) 測溫部分
本部分采用DS18B20和AT89S51單片機的單總線結構, 主CPU經過單線接口訪問DS18B20的主要工作流程為:對DS18B20進行初始化, ROM操作命令, 溫度轉換和溫度讀取, 數據處理等操作命令。主CPU對ROM操作完畢, 即發出控制操作命令, 使DS18B20完成溫度測量并將測量結果存入高速暫存器中, 然后讀出此結果。
(三) 控制電路部分
該部分通過單片機的IO口輸出的高低電平來控制加熱電阻的通斷, 當IO口輸出低電平時, 加熱電阻通電, 周圍的溫度緩慢升高, DS18B20測得的溫度值也升高;當IO口輸出高電平時, 加熱電路斷開, 溫度回落。
(四) 電平轉換與串口通信部分
由于單片機的TTL電平與計算機要求的232電平并不兼容, 故使用MAX232芯片對電平進行轉換, 轉換后的電平通過串口與計算機進行串口通信。
二、軟件總體方案設計
當單片機上電后, 開始對整個下位機系統初始化, 設置定時器和串口工作方式。然后單片機便總是處于等待狀態, 直到上位機發送控制指令給單片機后, 單片機進入接受命令程序。上位機發給單片機的第一個指令是06H, 這條指令的作用是測試串口通信。當單片機接收到數據后便回復數據FF, 若上位機接收的數據為FF時, 則表明串口通信成功, 之后單片機又處于等待狀態。上位機發送的測溫命令為05, 當單片機接收到該指令后, 溫度傳感器開始進行測溫, 并且數據開始實時上傳。在整個測量過程中, 上位機對下位機發送溫度控制的命令, 設定一個溫度值, 下位機接收到該指令后, 將溫度傳感器內存單元中的數據與該指令進行比較, 若不相等, 便進入溫度控制部分。
三、系統方案可行性分析
系統的硬件電路簡單, 易于制作, 價格低廉, 硬件的實現具有可行性。由于設計中著重考慮了硬件電路的簡單性, 故盡可能做到了減少硬件電路的復雜性, 節省線路板的空間, 達到了硬件電路優化設計效果。
系統軟件采用了應用廣泛的匯編語言編寫和模塊化設計思想, 程序可讀性強, 便于系統的改進和升級, 靈活性和適應性強。
通過以上的分析可以知道, 本次設計所采用的軟件和硬件條件都趨于合理, 系統的實現是可行的。
摘要：地震科研工作者在井下布置地震儀器測量數據的時候, 精密的地震儀器受井下溫度的影響非常大, 常常因為溫度導致測量數據的不穩定性。因此, 本文以51單片機為處理核心, 采用DS18B20溫度傳感器來對溫度進行測量, 通過RS232串口實現PC機和單片機的數據通信, 進而實現實時測溫和溫控的功能。此系統具有測溫電路簡單、連接方便、轉換速度快、為上位機監控部分可實時傳送溫度信號、控制精度高等優點, 因此, 具有較廣泛的應用前景。
關鍵詞：溫度,單片機,控制
參考文獻
[1] 蔡菲娜.單片微型計算機原理和應用[M].杭州:浙江大學出版社, 2013.
[2] 蔡璇, 閆加勝, 梅潔穎.一種應用于溫度控制系統的PID控制電路設計[J].電子世界, 2014 (16) :121.
[3] 賈伯年.傳感器技術[M].福建:東南大學機械工業出版社, 2000.