电气课程设计.docx

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1设计任务书 2基于单片机消毒柜控制电路设计系
2>1 统的组成及工作原理
系统设计要求[2]
系统组成框图
系统工作原理[3]
硬件电路设计
方案论证
方案确定
单片机最小系统设计
温度转换与放大电路
数模转换电路
温度控制电路
显示模块
系统软件设计
系统软件设计原理[7]
中断服务程序设计⑻
系统子程序设计
2仿真结果与分析
参考文献:
附录3:.
1设计任务书
设计任务
设计一台消毒柜控制系统
设计要求
⑴显示消毒柜温度、保持时间;
可以键盘设定消毒柜温度、定时时间;
可以实现实时中断功能;
消毒后自动关机;
⑸测温误差:<:
⑹定时误差:f<20s/月。
2基于单片机消毒柜控制电路设计
系统的组成及工作原理
系统设计要求[2]
设置三个功能键:消毒、保温、停止;
按下消毒键,加热装置进行加热,当温度达到 125度时,停止加热,其加热
的时间可通过键盘设定;
按下保温键,在50度以下接通加热器,达到70度关闭,一直持续工作,其加热的时间可通过键盘设定;
按下停止键,就停止工作;
采用的是PT-100铂热电阻测温,A/D转换采用的是ADC0809;
采用的是7279芯片管理键盘显示。
电压放大 fA/D
电桥电路 数码显示
功能键盘| *[
系统组成框图
图2-1系统组成框图
系统工作原理⑶
本次设计采用铂热电阻PT-100温度传感器实现从温度到电阻值的转换, PT-100
的温度每上升1度,,电桥将PT-100电阻值的变化转换成电压变化、再经集成运放TL084放大成0-5V的电压(值不会超过5V),然后经ADC08热装置换成8位数字的信号送89C51单片机系统,89C51单片机对所采集的数据经滤波、变换等处理后送入7279显示模块中进行显示,从而完成对温度的采集。89C51单片机再对键盘的扫描结果和即时温度值的处理,
实现对温度的控制,系统设计了加热,保温,
停止三键,按下加热功能键时,单片机控制加热器,开始进行加热,当温度到达 125度
时停止加热,按下保温键时,温度小于50度,加热器开始加热,温度超过70度,停止加热,当按下停止键时,一切程序停止运作。在此基础上,设置了一个校时键,当按下校时键时,无论加热器
加热与否,要到达设定的时间才停止工作。如此达到实验要求。完成实验。


方案一:本方案采用的是新型的温度传感器LM35构成前端温度传感电路,LM35输出可以从0度开始该器件采用的是塑料封装丁。992,工作的电压4〜30V。LM35前端电路直接与ADC0809温度采样电路相连接。系统采用的是以51单片机为核心的微电脑控制,主要通过单片机启动ADC0809电路,对前端电路直接进行采样,得到采样的数字值由单片机将其经数学变换处理,转换成真正的温度值。
键盘控制则采用的是以HD7279为核心的键盘显示电路由它来控制消毒、保温、停止等功能,并设置校时键,随时设置当前工作状态和需要保持的时间。7279键盘显示电路带有8个数码管,用来显示当前系统工作情况,如倒计时时间,实时温度等。加热器与单片机用继电器来隔开,继电器用来智能控制消毒柜的加热。
本方案的特点是:前端温度电路直接采用LM35温度传感器,具有转换速度快,灵敏度高的特点,但是测量精度不够,抗干扰性能差的,受工作环境因素的影响较大。
方案一电路原理图如下所示
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图2-2方案一电路原理图
PT-100,由含铂热电阻PT-100电阻值的改变,最终转变成
万案一:在此次实验中也可以米用铂热电阻温度传感器PT-100为桥臂的电桥,过程中其温度的变化将引起
电压的变化,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。
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是根据温度的值和 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。
方案确定
由于设计要求最高的温度需要达到了125C,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
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FLASHROM,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。复位电路和晶振电路是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的复位端是一个史密特触发输入,高电平有效,而系统中的时钟接口和CAN总线接口
的复位信号都是彳氐电平有效。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。外卜接12M晶振和两个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

温度转换与放大电路模块如图2-4所示,它主要由电桥电路和放大电路构成。本电路主要采用的是以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。⑷
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图2-4温度转换与放大电路
电桥电路如图2-5中所示,电桥电路中米用的是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,,且在0C〜500e范围内的电阻温度曲线的线性度都I比较好。消毒柜要求的温度范围是0-130C之间,在这范围之内PT-100的
[5]
线性度是最好的,它有很好的稳定性和测量精度,测温范围比较宽。
1OC
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:在一200「〜0C范围,温度为tC时的阻值Rt的表达式为:
(2-1)
(2-2)
AtBt2A(t100)t3]
在温度为0°c〜650r范围内:
R&(1AtBt)
式中的分度常数为: