第三章元器件介绍及硬件电路设计.doc

第三章 元器件介绍及硬件电路设计 3.1 元器件介绍 3.1.1 温度传感器DS18B20 温度传感器芯片采用DS18B20。DS18B20是DALLS是公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面有明显优势， 给用户使用带来了更多方便。 一.DS18B20引脚图，如图3.1.1所示。 图3.1.1 DS18B20引脚图 二. DS18B20原理 本系统采用了DS18B20单总线可编程温度传感器，来实现温度的采集和转换，大大简化了电路的复杂度，以及算法的要求。DS18B20传感器有3个控制管脚。GND为接地线，I/O为数据输入输出接口，通过一个较弱的上拉电阻与单片机相连。VDD为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源, 范围3.0 – 5.5V。独特的单总线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条线即可实现与微处理器双向通讯。当DS18B20接收到温度转换命令后,开始启动转换，转换完成后的温度值就以二进制码形式存储在存储器中。单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前。 三. DS18B20的ROM操作 每一片DS18B20在其ROM中都存在唯一的序列号，在出厂前就已经写入其中，这样可以在多个DS18B20共同工作时互不干预。主机在进入操作程序前必须用读ROM(33H)命令将该DS18B20的序列号读出。程序可以先跳过ROM，启动所有DS18B20进行温度变换，之后通过匹配ROM，再逐一地读取每个DS18B20的温度数据。ROM命令代码如图3.1.2所示。 指?令 约定代码 操作说明 温度转换 44H 启动DS18B20进行温度转换 读暂存器 BEH 读暂存器9个字节内容 写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节 复制暂存器 48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中 读电源供电 B4H 启动DS18B20发送电源供电的信号给CPU 的测温原理，低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小1，高温度系数晶振随温度变化其震荡2的脉冲输入，还隐含着计数门，当计数就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量-55 ℃所对应的基数1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器10时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重2计数到0时，斜率累加器用SRD-05VDC-SL-C，如图3.1.4所示。该型号的继电器5只引脚，其中2只为线圈引脚1只为公共端，1只为常开端，1只为常闭端这就是相当于一个单刀双掷开关当线圈端加5V直流电压时，触点吸合，负载端合或断开在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 图3.2.1 系统原理框图 3.2.2 整体电路 该系统以AT89S52为核心展开，为了实现温度的测量和控制，根据系统总体方案，系统由单片机基本系统、前向通道、后向通道和人机对话通道等4个主要的功能模块组成。单片机系统是整个控制系统的核心，AT89S52可以提供系统控制所需的I/O口、中断、定时及存放中间结果的RAM电路。前向通道是信息采集的通道，主要包括传感器；后向通道是实现控制信号输出的通道。详细电路见附录1。 3.2.3 局部电路介绍 1.温度采集电路 本系统采用DS18B20作为温度采集元件，单总线实现温度采集、转换，可直接和单片机相连，不需再外接电源器件，很大程度上简化了电路结构。DS18B20温度测量电路如图3.2.2所示。 图3.2.2 DS18B20温度采集电路 2.温度控制电路 温度控制电路通过单片机控制驱动加热装置和散热装置来实现控温，当实测温度与输入所需温度不符时，单片机就输出控制信号，驱动加热或散热装置工作。具体电路如图3.2.3所示。 图3.2.3 温度控制电路 3.显示电路 显示电路主要是由数码管组成，显示外部按键输入的温度值，由于预设温度档位，因此