电气课程设计.doc

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1设计任务书 1
2基于单片机消毒柜控制电路设计 2
2、1 系统的组成及工作原理 2
2、1、1 系统设计要求[2] 2
2、1、2 系统组成框图 2
2、1,但电桥输出的电压最多只能有几十毫伏,所以必须经ICL7650放大后才能输出0～5V的电压,达到实验所要求的电压,再经ADC0809转换成8位数字信号送至单片机。
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单片机开发系统对所采集的数据经过滤波、变换等处理后送到7279进行显示,以实现对温度的测量。测量出即时温度值之后要进行的就就是根据温度的值与7279对键盘的扫描结果进行相应的处理,比如加热、保温、停止等,这些就需要靠软件程序来辅助完成,还要通过加热装置来进行相应的操作,从而完成此次设计的要求。加热器就是由单片机控制,安全管理加热器的启动与停止,加热装置将单片机核心系统与加热器隔离,防止加热器的高温对系统造成损伤,起到了以小电流控制大电流而安全控制的作用。
2、2、2 方案确定
由于设计要求最高的温度需要达到了125℃,而LM35系列传感器达不到要求的这个温度,而且价格也高。所以不采用这一方案。而在实验中已经采用过方案二,并且成功的测量出了温度值,因此对用PT-100测温的性能及参数都比较了解,做起来也就是得心应手,对整个电路如何调试,分析,工作原理都比较熟悉,就算就是出现了什么问题也能很好的得到解决,所以我最终决定采用方案二。
2、2、3 单片机最小系统设计
主控机系统采用了Atmel 公司的89C51 单片机,它包含有128 字节数据存储器,内置4K的电可擦除FLASH ROM,可以进行重复的编程,大小可以满足主控机软件系统设计,故不必再扩展程序存储器。复位电路与晶振电路就是89C51 工作所需的最简的外围电路。
单片机最小系统电路图如图2-3所示。
89C51 的复位端就是一个史密特触发输入,高电平有效,而系统中的时钟接口与CAN 总线接口的复位信号都就是低电平有效。在复位电路中,按一下复位开关就使在RS端出现一段时间的高电平,经过74LS14 的一次反相整形,提供给单片机复位端。再经过一次反相整形,通过I/ORST 端提供给外部接口电路。外接12M 晶振与两个20P 电容组成系统的内部时钟电路。
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图2-3 单片机最小系统电路图
2、2、4 温度转换与放大电路
温度转换与放大电路模块如图2-4所示,它主要由电桥电路与放大电路构成。本电路主要采用的就是以PT-100为核心的电桥电路,将当前温度的变化转换成电阻的变化,从而造成电桥的不平衡,使得电桥输出在一定范围的微小且精确电压,再由放大电路对这个微小电压进行放大,放大之后才送到ADC0809的IN0口进行采样转换。[4]
图2-4 温度转换与放大电路
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电桥电路如图2-5中所示,电桥电路中采用的就是PT－100铂热电阻作为一条桥臂,构成温度传感器,PT－100铂热电阻就是利用阻值随温度而变化的特性来测量温度,PT-100的温度每上升1度,其阻值相应增大0、38欧姆,且在0℃～500℃范围内的电阻温度曲线的线性度都比较好。消毒柜要求的温度范围就是0-130℃之间,在这范围之内PT-100的线性度就是最好的,它有很好的稳定性与测量精度,测温范围比较宽。[5]
图2-5 电桥电路
铂热电阻与温度之间的关系近似线性关系如下:
在－200℃～ 0℃范围,温度为t℃时的阻值Rt的表达式为:
(2-1)
在温度为0℃～ 650℃范围内:
(2-2)
式中的分度常数为:
A＝3、96847×(１/℃)　,Ｂ＝－5、847×(１/℃),Ｃ＝－422×(１/℃)
就是在0℃时阻值为100Ω。下面列出铂热电阻在0℃～100℃时的电阻值:
表2-6 铂热电阻与温度之间的关系表
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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7
0℃
100、0
100、4
100、8
101、2
101、6
102、0
102、3
102、7
103、1
103、5
10
103、9
104、3
104、7
105、1
105、5
105、8
106、2
106