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氣體壓力傳感器的原理及結構圖

來源:上海欽順機械設備有限公司   ?2012年06月15日 11:52   10011
  1、引言
  
  溫度是重要的物理量,溫度的測量和控制,在工業(yè)生產(chǎn)和科研工作中都非常重要。數(shù)字式溫度測量系統(tǒng)的特點是以微處理器為核心,利用微處理器的控制、運算功能,具有智能化的特點。本系統(tǒng)采用數(shù)碼管直接顯示被測溫度值,這種數(shù)字式顯示不僅直觀、測量精度高,而且便于進行自動控制。所以,數(shù)字式溫度測量電路獲得了廣泛的應用。
  
  2、系統(tǒng)硬件設計
  
  系統(tǒng)如圖1所示,整個系統(tǒng)電路結構簡單明了、緊湊,性能可靠;不僅適用于水溫控制,且作為加熱源,如加熱爐、電爐應用電子器件,也可適用于工業(yè)環(huán)境溫度的監(jiān)測與控制。采用DS1820作為溫度傳感器,使系統(tǒng)簡單可靠,且易于操作,它的性能突出。
  
  圖1電路組成框圖
  
  以下對各部分主要電路作介紹
  
  2.1溫度轉換電路
  
  這部分電路完成的功能主要是:把非電物理量(溫度量)轉換成模擬電信號,再經(jīng)A/D轉換為數(shù)字量。它的性能的好壞、度等直接影響測量以及控制的結果,因此,這是很重要的部分。
  
  考慮到本設計的要求,在這里我們采用新型的單片數(shù)字溫度傳感器DS1820,它具有性能好(分辨率為0.5℃,測溫范圍為—50---+125℃)、體積小、接口簡單(三端元件:一根地線、一根信號線、一根電源線)和使用方便(集成了采樣、物理量/模擬量轉換、A/D轉換等功能,直接輸出數(shù)字信號,無需另接任何外圍電路即可方便地構成溫度檢測系統(tǒng))等的優(yōu)點。
  
  以下對DS1820芯片介紹。DS1820是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器,它具有微型化、低功耗、高性能、抗干攏能力強、易配微處理器等優(yōu)點,特別適合于構成多點溫度測控系統(tǒng),可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號供微機處理,而且每片DS1820都有*的產(chǎn)品號,并可存入其ROM中,以便在構成大型溫度測控系統(tǒng)時在單線上掛接任意多個DS1820芯片。從DS1820讀出或寫入DS1820信息僅需要一根口線,其讀寫及溫度轉換功率來源于數(shù)據(jù)總線,該總線本身也可以向所掛接的DS1820供電,而無需額外電源。DS1820能提供九位溫度讀數(shù),它無需任何外圍硬件即可方便地構成溫度檢測系統(tǒng)。DS1820測量溫度時使用*的溫度測量技術。其內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號f0,高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉換成頻率信號f0當計數(shù)門打開時,DS1820對f0數(shù),計數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器,可對頻率的非線性予以補償。測量結果存入溫度寄存器中。
  
  一般情況下的溫度值應為9位(符號占1位),但因符號位擴展成高8位,故以16位補碼形式讀出,表1給出了溫度和數(shù)字量的關系。DS1820采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝,管腳排列如圖2所示。圖中GND為地,I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端(即單線總線),該腳為漏極開路輸出,常態(tài)下呈高電平。VCC是外部+5V電源端,不用時應接地。NC為空腳,圖3是它的結構框圖。
  
  表1DS1820溫度與數(shù)字對應關系
  
  2.2AT89C52單片機簡介
  
  本設計采用AT89C52單片機作為控制機構的核心。AT89C52是一種低功耗、高性能的CMOS型8位微型計算機。它帶有8KFlash可編程和擦除的只讀存儲器(EPROM),該器件采用ATMEL的高密度非易失性存儲器技術制造,與工業(yè)上標準的80C51和82C52的指令系統(tǒng)及引腳兼容,片內(nèi)Flash集成在一個芯片上,可用于解決復雜的問題,且成本較低。AT89C52提供了8K字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32線I/O口,3個16位定時/計數(shù)器,6向量兩極中斷,一個雙工串行口,具有片內(nèi)自激振蕩器和時鐘電路等標準功能。
  
  此外,AT89C52設有靜態(tài)邏輯,用于運行到零頻率,并支持軟件選擇的節(jié)電運行方式和空閑方式使CPU停止工作,而允許RAM、定時/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。在掉電方式下,片內(nèi)振蕩器停止工作,由于時鐘被凍結,一切功能都停止,只有片內(nèi)RAM的內(nèi)容被保存,直到硬件復位才恢復正常工作。
  
  2.3Moc3041芯片
  
  MOC3041芯片是Motorola公司推出的單片集成可控硅驅動器件,這是一種集成的帶有光耦合的雙向可控硅驅動電路。它內(nèi)部集成了發(fā)光二極管、雙向可控硅和過零觸發(fā)電路器件。它的內(nèi)部結構和外部引腳如圖4所示。它由輸入和輸出兩部分組成。輸入部分是一個砷化鎵發(fā)光二極管,在5~15mA正向電流的作用下發(fā)出足夠強度的紅外光去觸發(fā)輸出部分。輸出部分包括一個硅光敏雙向可控硅和過零觸發(fā)器。在紅外線的作用下,雙向可控硅可雙向導通,與過零觸發(fā)器一起輸出同步觸發(fā)脈沖,去控制執(zhí)行機構——外部的雙向可控硅TLC336A。
  
  圖4MOC3041內(nèi)部結構和外部引腳圖
  
  2.4其它電路介紹
  
  (1)報警部分:顯示報警的有電源狀態(tài)、加熱狀態(tài)、保溫狀態(tài)和上檔狀態(tài)4個,只需在單片機(AT89C52)的P1.4—P1.7分別接上4只發(fā)光二極管,單片機(AT89C52)即可根據(jù)不同的情況輸出相應的狀態(tài)。因而,報警部分是非常簡單的:只需4只發(fā)光二極管就可以了。
  
 ?。?)顯示部分:這部分也很簡單:4個顯示器采用七段數(shù)碼管做顯示;而兩塊鎖存驅動芯片74LS374也很普通,一塊用來鎖存驅動段控口,一塊用來驅動位選口。
  
 ?。?)應用部分:可以采用加熱器(電熱爐等),或直接用于烤箱等,可根據(jù)不同的需要采用不同的電子儀器。系統(tǒng)總的電路圖如圖5所示。
  
  圖5系統(tǒng)總電路圖
  
  3、系統(tǒng)軟件設計
  
  軟件采用模塊化設計方式,將各個功能分成獨立的模塊,由系統(tǒng)和監(jiān)控程序一起管理執(zhí)行。本裝置的軟件包括主程序、鍵盤處理子程序、顯示子程序、溫度設定子程序以及有關DS1820的程序(初始化子程序、寫程序和讀程序等)。
  
  主程序完成的功能是:啟動DS1820測量溫度,將測量溫度與給定值比較,若TX≤TL,則進入加熱階段,置P3.1為低電平。在該過程中繼續(xù)對所需測量的溫度進行監(jiān)測,當TX≥TH時,置P3.1為高電平,斷開可控硅,關閉加熱器,等待下一次的啟動命令。全部的工作軟件流程圖情況如下:
  
  圖6總流程圖圖7顯示子程序(DISPLAY)
  
  圖8自檢子程序(ZIJIAN)圖9溫度范圍確定子程序(TESTRANGE)
  
  圖10轉換TH(TURNTH)子程序圖11讀取溫度子程序(GET_TEMP)
  
  圖12傳送溫度子程序(SETTHTTL)圖13讀上下限溫度子程序(READTHTL)
  
  圖14鍵功能程序(KEY)
  
  4、結束語
  
  該溫度控制系統(tǒng)采用了一些較新的芯片和較*的設計方法,電路工作性能穩(wěn)定,反應快、控制功能強。經(jīng)過一段時間的實用,效果良好,它可以大批量的生產(chǎn),廣泛被使用。
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