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白炽灯调光控制的恒温箱要点
恒温箱设计1、设计要求:(1)温度采集传感器采用热电阻或热电偶,或一体化数字温度传感器DS18B20。(2)控制灯泡亮度或发热量,采用继电器开关控制或用可控硅平滑控制。(3)采用单片机或PLC作为控制器。(4)采用LED或LCD或PC机的液晶显示器作为显示器,同时显示给定温度和实际温度。(5)采用自制按键或PC机的键盘作为温度给定值输入。(6)恒温箱实际温度达到给定值时(误差±1℃)需声光提示,声音时延5秒后停止。(7)恒温箱最高温度≤60℃。(8)系统操作流程是:1)确认系统各硬件连线就绪,无安全隐患;2)系统上电;3)设置温度给定值后,启动系统工作,系统进入温度自动控制工作状态。4)系统工作完毕后,若不需系统工作,则可关闭系统电源,查看并确保系统无安全隐患后可离开。2、系统设计方案整个控制过程采用单回路负反馈控制,如图2.1,利用传感器测出恒温箱内温度,将测得的温度和给定值比较,若实际温度低于给定值,则通过控制器控制白炽灯调光,对恒温箱加热,直至达到给定温度。图2.1系统单闭环框图图2.2系统结构框图整个系统结构组成如图2.2,使用单片机作为控制器,220V交流经变压器、整流电路和光耦,在每个电压过零时刻产生中断信号提供单片机控制相位的时间基准;单片机通过控制光耦控制晶闸管导通,以此控制白炽灯;传感器实时获取恒温箱温度,便于单片机调节和显示;当温度达到给定时,通过报警提示。3、硬件设计3.1控制器本设计的控制器选用STC的51单片机,由于控制中主要用到外部中断和定时器,已足够满足控制要求。51单片机最小系统如图3.1.图3.151单片机最小系统3.2温度传感变送根据控制要求,恒温箱温度≦60℃,温度误差±1℃,故可以选择DS18B20作为本设计的温度传感器,其测量温度范围为-55°C~+125°C,在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点,在实际应用中取得了良好的测温效果。DS18B20与单片机连接如图3.2。图3.2DS18B20与单片机连接图DS18B20初始化总线拉低并保持480us~960us以发出(TX)一个复位脉冲,然后释放总线,进入接收状态(RX),单总线由4.7K上拉电阻拉到高电平。当DS18B20探测到I/O引脚上的上升沿后,等待15-60us,然后发出一个由60-240us低电平信号构成的存在脉冲,控制器以此判断初始化成功。DS18B20写时序写周期最少为60微秒,最长不超过120微秒。写周期一开始做为主机先把总线拉低至少1微秒表示写周期开始。随后若主机想写0,则继续拉低电平最少60微秒直至写周期结束,然后释放总线为高电平。若主机想写1,在一开始拉低总线电平至少1微秒后就释放总线为高电平,一直到写周期结束。而做为从机的DS18B20则在检测到总线被拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样,在采样期内总线为高电平则为写1,若采样期内总线为低电平则为写0。DS18B20读时序读时隙是从主机把单总线拉低之后,在至少1微秒之后就得释放单总线为高电平,以让DS18B20把数据传输到单总线上。主机在一开始拉低总线至少1微秒后释放总线,然后在包括前面的拉低总线电平1微秒在内的15微秒时间内完成对总线进行采样检测,采样期内总线为低电平则确认为0,采样期内总线为高电平则确认为1。完成一个读时序过程,至少需要60us才能完成。访问DS18B20的事件序列(流程如图3.3)如下:图3.3DS18B20测温流程第一步:初始化?第二步:ROM命令(紧跟任何数据交换请求)?第三步:DS18B20功能命令(紧跟任何数据交换请求)?每次对DS18B20的访问都必须遵循这样的步骤来进行,如果这些步骤中的任何一个丢失或者没有执行,则DS18B20将不会响应。除了ROM有哪些信誉好的足球投注网站命令[F0h]和报警有哪些信誉好的足球投注网站命令[ECh]之外。需要用到的ROM命令跳过ROM[CCh]:主设备可以使用该命令来同时向总线上的所有从设备发送不要发送任何的ROM编码命令。例如,主设备通过向总线上所有的DS18B20发送跳过ROM命令后再发送温度转换[44h]命令,则所有设备将会同时执行温度转。需要用到的功能命令温度转换[44h]:该命令为初始化单次温度转换。温度转换完后,温度转换的数据存储在暂存寄存器的2个字节长度的温度寄存器中,之后DS18B20恢复到低功耗的闲置状态。读取暂存寄存器[BEh]:该命令使得主设备可以读取暂存寄存器中存储的值。数据从Byte?0的低位开始传送直到第9个字节(Byte?8?-?CRC)读取完毕。3.3白炽灯调光电路白炽灯调光电路由两部分组成,一部分是控制白炽灯发光电路,另一部分是过零检测电路。3.3.1白炽灯发光控制电路白炽灯发光控
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