电子式温度调节器.doc

摘要： 本设计是在帕尔贴效应的理论基础上，以STC89C52单片机为控制核心，使用DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过12864液晶显示屏对温度实行实时显示，同时采用制冷片TEC112706正反轮流导通的方式，将温度保持在键盘设定的温度。 关键词：单片机温度传感器液晶制冷片 目录 1系统方案 1 1.1 测温模块的论证与选择 1 1.2 电源电路切换模块的论证与选择 1 1.3 控制系统的论证与选择 1 1.4 显示模块的论证与选择 2 1.5键盘模块 2 2系统理论分析与计算 3 3电路与程序设计 4 3.1电路的设计 4 3.1.1系统总体框图 4 3.1.2 电源转换电路子系统的设计 4 3.1.3 STC89C52单片机子系统的设计 5 3.1.4电源的设计 6 3.1.5温度采集电路子系统电路的设计 7 3.1.6键盘模块 7 3.2程序的设计 8 3.2.1程序功能描述 8 3.2.2程序流程图 8 4测试方案与测试结果 9 4.1测试方案 9 4.2 测试条件与仪器 9 4.3 测试结果及结论 9 参考文献： 10 附录一：元件清单 11 附录二：表2-1DS18B20温度与测得值对应表 12 1系统方案 本系统主要由测温模块、电源电路切换模块、控制系统模块、显示模块、键盘模块及电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。 1.1 测温模块的论证与选择 方案一：PT100温度传感器采用铂金属，它的阻值随温度上升而匀速增长，但是外接硬 件电路复杂，需AD转换，测量范围小，精度一般。 方案二：采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构 更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。 数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了 接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更 加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器 DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。 鉴于DS18B20以上优点，故采用方案 1.2 电源电路切换模块的论证与选择 方案一使用开关型手动切换电路 不能受单片机控制，耗费人力，切换不及时，精度不准确，易受人为干扰等。 方案：，选择方案方案一：方案二： 1.4 显示模块的论证与选择 方案一：1602液晶是一种专门用来显示字母、数字、符号等的液晶模块。屏幕为2行，每行显示16个字符它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好方案二： 1.5键盘模块 方案一：矩阵式键盘 矩阵式键盘适合于输入命令或者数据较多、功能复杂的系统。采用矩阵式 键盘结构可以最大限度地使用单片机的引脚资源，矩阵式键盘适用于按键 数量较多的场合, 由行线和列线组成, 按键位于行列的交叉点上，节省I/O 口，因此其应用十分广泛。 方案二：非矩阵式键盘 非矩阵式键盘结构比较简单，使用方便，适合于较少开关量的输入场合。 每个按键需占用一根I/O 口线， 在按键数量较多时,I/O 口浪费大, 电路结 构显得复杂。并且此键盘是用于按键较少或操作速度较高的场合。 在系统设计中需要通过键盘中输入设定值，使用矩阵键盘比较方便快捷所 以键盘模块采用方案一。 2系统理论分析与计算 2.1 最小二乘理论获取温度―电阻公式 根据误差理论，我们要获得较高精度的温度测量值，办法一般有2个，要么采用查表法，要么建立高精度的数学模型。如果用查表法，主要有2个问题，如果要提高测量精度，则需要建立大量的表格，而且得提前做大量得试验来进行多点校正，还有一个问题是程序的通用性差，这台仪器上校正好得数据可能在另一台上不合适。而采用已知的分度表，建立数学模型，然后通过工程量（标度）变换计算得到。这里我们考虑第2种方法的优点，首先采用分段的方法，将测量范围分段，然后查出该段的数学模型的各个系数，然后计算出温度值，这里，由于时间的关系，我们对整个测量范围分了3段，分别为0－49℃、50－70℃、71－100℃，利用分度表进行离线的数学拟合，得到各段的数学模型系数。同时，可通过再将标度值代入可粗略估计在各个测量段内的最大误差值。 我们通过最小二乘法进行线性拟合，得到如下的数学模型为： T1 2.5772R-257.7708 0-49℃ T2 2.6366R-267.01 50－70℃ T3 2.7206R-281.90 71－100℃ 上述3个数学模型中，最大的理论误差值都小于0.5℃，能够满足精度要求， 2.2温度数据的计算处理方法 从DS18B20读