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DS18820数字式温度传感器制作低成本温度控制实验系统

2018年04月02日 16:41 次阅读

笔者在电子市场购买了一块3.6V450mAh的锂离子充电本文介绍一种以AT89C51单片机为核心的低成本温度控制实验系统。该系统采用温度传感器DS18820实现一线数字式测温,经过PID算法输出PWM波,再由PWM信号控制固态继电器,调节热阻丝发热功率,最终达到控制被控对象温度的目的,该系统还扩展了人机接口和串口通信,实现温度设定、控制及图像显示。

硬件设计

1.总体设计

DS18820数字式温度传感器制作低成本温度控制实验系统

系统结构框图如图1所示,以AT89C51单片机为控制核心,DS18820电池,外型尺寸完全符合原机的内部空间要求。按照正确的正负极性焊连到电路中即可完成电池的更换工作。实际使用效果极佳,连续播放时间超过了7个小时(图4)。测量被控温度,外围电路包括人机接口的按键与数码显示电路、温度读取与控制驱动电路以及与上位机串行通信电路。用户通过按键设定加热温度后,系统启动加热“热得快”烧水。当前水温经过DS18820测量送给单片机,单片机经PID校正后输出PWM信号,然后通过固态继电器驱动热得快加热,最终使水温保持在设定值上,误差不超过O.1℃。

单片机系统通过串口与上位PC机实现通讯,上位机实现温度、温度曲线显示以及PID参数的设定,用户通过上位机可以清晰地看到设定的PID参数所产生的控制作用,如系统的微调、时间等参数。

2温度测试模块

系统选用美国DALLAS公司生产的单总线DS18820数字式温度传感器作为温度模块,引脚图如下图所示。

DS18820数字式温度传感器制作低成本温度控制实验系统

DS18820具有体积小、经济、使用方便灵活、测试精度高、性价比高、CRC校验功能等特点,温度测量范围为-55+125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率达0.0625℃,被测温度采用带符号位扩展的16位数字方式串行输出。其工作电源即可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生,多个DS18820可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线即可与多个DS18820通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。

文中的DS18820三引脚分别接公共电源+5V、电源地和单片机P1.O引脚,具体电路如下图所示,由于DS18820为1-WIRE器件,只需在其信号线上加一个上拉电阻到+5V电源即可。

DS18820数字式温度传感器制作低成本温度控制实验系统

同时,每一个DS18820均有唯一系列号,即允许在不同地方放置温度灵敏器件,通过SearchRom指令选择不同的DS18820芯片,实现温度的多点监测,如HVAC环境控制、建筑物、设备或机械内温度检测、过程温度监视和控制等。

3键盘及显示电路模块

本系统采用PT6961驱动控制电路同时驱动键盘与数码管。PT6961为带有键盘扫描接口的LED驱动控制专用电路,内部集成MCU数字接口、数据锁存器、LED高压驱动、键盘扫描等电路。主要应用于VCR、VCD、DVD及家庭影院等产品的显示屏驱动、多种显示模式(11段&TImes;7位~14段&TImes;4位)、键扫描(10&TImes;3bit)电路、灰度调节电路(占空比8级可调),与单片机实现串行数据传输,节省了单片机引脚。PT6961可以自己驱动显示和键盘模块电路,可实现串行数据传输,同日寸对时序要求较高。

单片机的P0.6引脚与PT6961的时钟线相连,控制时序;P0.7引脚与PT6961的片选端相连,选通芯片,P0.4、PO.5引脚与PT6961的DOUT、DIN端相连,进行数据和指令的串行传输,具体的传输数据仍由单片机编程控制。PT6961在cLOCk端产生下降沿时,读取DIN口的数据,在clock端产生上升沿时,在DOUT口产生按键寄存器值可供单片机读取。硬件连接电路如下图所示,该芯片可以同时驱动(8~14)段&TImes;(4~7)位数码管和3×10个按键,本文选用驱动6个数码管和1×6个按键。

DS18820数字式温度传感器制作低成本温度控制实验系统

4.执行模块

系统采用固态继电器(SSR)控制热得快电源,固态继电器是一种四端器件,两个输人端,两个输出端,输入端接控制信号,输出端与负载、电源串联,SSR实际是一个受控电力电子开关。

单片机经PID算法,从P1.5口输出PWM波,经ULN2003反相驱动后,作为SSR的控制信号,如图5所示,在固态继电器输出端接两个二端口插件,方便引线串入热得快插线中。由于SSR与热得快接口是整个系统和电路板唯一一块强电部分,为将其对弱电部分的干扰降到最低,弱电电路线远离该部分电路,且不共地,接线端子的脚间距应大于SSR的脚间距。

DS18820数字式温度传感器制作低成本温度控制实验系统

5.串行通信模块

本系统采用串口实现单片机与上位计算机的连接,单片机向上位机传送温度值,上位机显示该值,并画出温度变化曲线图,反应温度的变化情况,同时上位机可以调整PID参数,使系统适用于不同的对象。串行通信连接如下图所示,其中5个电容均取O.1μF的典型值,串口

DS18820数字式温度传感器制作低成本温度控制实验系统

DB9的5端为公共端接地端,2、3端则分别连接信号的接收端和发送端,该电路完成TTL电平与RS232电平转换,DB9接口通过交叉串口线连接到PC机上,完成硬件的串行通信。

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Pt100在用于温度传感器时,是采用温度系数符合特定要求的金属铂制成的,依据物体电阻值随温度变化而变...

发表于 2017-10-25 16:52 1277次阅读
pt100温度传感器阻值,pt100温度与阻值对...

用万用表检查PT100温度传感器的好坏

 万用表是一种带有整流器的、可以测量交、直流电流、电压及电阻等多种电学参量的磁电式仪表。对于每一种电...

发表于 2017-10-25 16:31 1965次阅读
用万用表检查PT100温度传感器的好坏

pt100铂热电阻传感器的特点和优点

pt100铂热电阻是热电阻的一种类型,在工业生产的很多领域都有非常重要的应用,那么pt100铂热电阻...

发表于 2017-10-25 16:07 817次阅读
pt100铂热电阻传感器的特点和优点

pt100铂热电阻测温实验详解

pt100是铂热电阻,它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆...

发表于 2017-10-25 15:31 741次阅读
pt100铂热电阻测温实验详解

pt100输出信号,PT100热电阻信号处理

热电阻(thermal resistor)是中低温区最常用的一种温度检测器。热电阻测温是基于金属导体...

发表于 2017-10-25 11:17 491次阅读
pt100输出信号,PT100热电阻信号处理

pt100温度传感器工作原理,pt100传感器接...

Pt100热电阻作为温度测量传感器,通常与温度变送器,调节器以及显示仪表等配套使用,组成过程控制系统...

发表于 2017-10-25 10:36 1152次阅读
pt100温度传感器工作原理,pt100传感器接...

pt100温度传感器的测温技术详解

pt100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。主要用于工业过程温度参数的测...

发表于 2017-10-25 09:57 179次阅读
pt100温度传感器的测温技术详解

为什么叫pt100,PT100热电阻的接线与安装

PT100热电阻(Thermal Resistor)中的PT是指“铂”,100是指它的特性在0摄氏度...

发表于 2017-10-25 09:31 1245次阅读
为什么叫pt100,PT100热电阻的接线与安装

pt100热电阻,热电阻PT100选型

Pt100是铂热电阻,它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为:当PT100温度...

发表于 2017-10-25 09:13 222次阅读
pt100热电阻,热电阻PT100选型

pt100计算公式,PT100实际应用中的两种形...

pt100是铂热电阻,它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆...

发表于 2017-10-24 17:55 245次阅读
pt100计算公式,PT100实际应用中的两种形...

温度变送器pt100,PT100温度传感器的接线...

铂电阻温度变送器直接安装于Pt100铂电阻接线盒内(与不同结构形式的铂电阻构成热电阻一体化温度变送器...

发表于 2017-10-24 17:32 681次阅读
温度变送器pt100,PT100温度传感器的接线...

pt1000计算公式,pt1000分度表

PT1000是铂热电阻,它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的1000即表示它在0℃时阻值为100...

发表于 2017-10-24 16:56 1726次阅读
pt1000计算公式,pt1000分度表

pt100热电阻厂家

Pt100是铂热电阻,它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为:当PT100温度...

发表于 2017-10-24 16:14 153次阅读
pt100热电阻厂家

测温元件pt100,pt100的测温范围

PT100是一种广泛应用的测温元件,在-50~600℃℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势,...

发表于 2017-10-24 15:56 342次阅读
测温元件pt100,pt100的测温范围

pt100分度表,温度传感器对应表

Pt100温度传感器的主要技术参数如下:测量范围:-200℃~+850℃;允许偏差值△℃:A级±(0...

发表于 2017-10-24 15:19 1157次阅读
pt100分度表,温度传感器对应表

pt100温度传感器的三线接法,采用三线式接法的...

Pt100就是说它的阻值在 0 度时为 100 欧姆,PT100 温度传感器。是一种以铂(Pt)作成...

发表于 2017-10-24 11:51 672次阅读
pt100温度传感器的三线接法,采用三线式接法的...

pt100温度传感器,PT100温度传感器的技术...

pt100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。主要用于工业过程温度参数的测...

发表于 2017-10-24 11:37 390次阅读
pt100温度传感器,PT100温度传感器的技术...

可食用温度传感器,食物保鲜更方便

让新鲜食品在运输过程中处于保鲜的温度,这是一个比人们想象的更难的问题——但是瑞士人正在做这项工作。

发表于 2017-10-19 11:32 1802次阅读
可食用温度传感器,食物保鲜更方便

寻求温度传感器选型

发表于 2017-10-18 17:30 1562次阅读
寻求温度传感器选型

关于GSM模块的温度传感器与单片机STC89C52RC的程序

发表于 2017-10-18 16:11 911次阅读
关于GSM模块的温度传感器与单片机STC89C52RC的程序

DS18b20温度传感器如何测量温度?(操作方法...

DS18B20如何测量温度了?它与传统的热敏电阻相比,他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简...

发表于 2017-10-18 11:40 1786次阅读
DS18b20温度传感器如何测量温度?(操作方法...

内置有加速度计和温度传感器的WISP微型芯片

华盛顿大学传感实验室的研究员创造了一个无线识别和传感平台WISP。

发表于 2017-09-27 17:26 2779次阅读
内置有加速度计和温度传感器的WISP微型芯片

传感器的定义

发表于 2017-09-22 10:13 756次阅读
传感器的定义

温度传感器

发表于 2017-09-18 10:32 603次阅读
温度传感器

【DFR0100 Arduino入门套件】 Lesson10 -- 感光灯

发表于 2017-09-15 10:37 641次阅读
【DFR0100 Arduino入门套件】 Lesson10 -- 感光灯

【DFR0100 Arduino入门套件】 Lesson8 -- 温度报警器

发表于 2017-09-15 10:32 624次阅读
【DFR0100 Arduino入门套件】 Lesson8 -- 温度报警器

温度传感器相关知识总结

如果您要进行可靠的温度测量,就需要为您的应用选择正确的温度传感器。热电偶、热敏电阻、铂电阻(RTD)...

发表于 2017-08-29 16:03 3260次阅读
温度传感器相关知识总结

环境温度控制核心板

发表于 2017-08-21 13:22 174次阅读
环境温度控制核心板