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一种数字式温度控制系统的设计

一种数字式温度控制系统的设计

1.引 言温度是重要的物理量,温度的测量和控制,在工业生产和科研工作中都非常重要。数字式温度测量系统的特点是以微处理器为核心,利用微处理器的控制、运算功能,具有智能化的特点。本系统采用数码管直接显示被测温度值,这种数字式显示不仅直观、测量精度高,而且便于进行自动控制。所以,数字式温度测量电路获得了广泛的应用。2.系统硬件设计系统如图1所示,整个系统电路结构简单明了、紧凑,性能可靠;不仅适用于水温控
1.引 言

温度是重要的物理量,温度的测量和控制,在工业生产和科研工作中都非常重要。数字式温度测量系统的特点是以微处理器为核心,利用微处理器的控制、运算功能,具有智能化的特点。本系统采用数码管直接显示被测温度值,这种数字式显示不仅直观、测量精度高,而且便于进行自动控制。所以,数字式温度测量电路获得了广泛的应用。

2.系统硬件设计

系统如图1所示,整个系统电路结构简单明了、紧凑,性能可靠;不仅适用于水温控制,且作为加热源,如加热炉、电炉应用电子器件,也可适用于工业环境温度的监测与控制。采用DS1820作为温度传感器,使系统简单可靠,且易于操作,它的性能突出。



图1 电路组成框图

以下对各部分主要电路作介绍

2.1  温度转换电路

这部分电路完成的功能主要是:把非电物理量(温度量)转换成模拟电信号,再经A/D转换为数字量。它的性能的好坏、精确度等直接影响测量以及控制的结果,因此,这是很重要的部分。 考虑到本设计的要求,在这里我们采用新型的单片数字温度传感器DS1820,它具有性能好(分辨率为0.5℃,测温范围为—50--- +125℃)、体积小、接口简单(三端元件:一根地线、一根信号线、一根电源线)和使用方便(集成了采样、物理量/模拟量转换、A/D转换等功能,直接输出数字信号,无需另接任何外围电路即可方便地构成温度检测系统)等的优点。以下对DS1820芯片介绍。DS1820是美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器,它具有微型化、低功耗、高性能、抗干拢能力强、易配微处理器等优点,特别适合于构成多点温度测控系统,可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理,而且每片DS1820都有唯一的产品号,并可存入其ROM中,以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS1820芯片。从DS1820读出或写入DS1820信息仅需要一根口线,其读写及温度转换功率来源于数据总线,该总线本身也可以向所挂接的DS1820供电,而无需额外电源。DS1820能提供九位温度读数,它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。DS1820测量温度时使用特有的温度测量技术。其内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号f0,高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号f0当计数门打开时,DS1820对f0数,计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器,可对频率的非线性予以补偿。测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应为9位(符号占1位),但因符号位扩展成高8位,故以16位补码形式读出,表1给出了温度和数字量的关系。DS1820采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装,管脚排列如图2所示。图中GND为地,I/O为数据输入/输出端(即单线总线),该脚为漏极开路输出,常态下呈高电平。 VCC是外部+5V电源端,不用时应接地。NC为空脚,图3是它的结构框图。
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