基于低功耗单片机温度计设计(电路图+原理图+流程图) 第8页
二、报警电路的设计
对于报警电路，本设计主要采用一个扬声器，当温度高于设定值时，扬声器就会发出报警声以提醒工作人员注意，防止一些不必要的损失。其电路设计图如下图所示。
图2-14 报警电路设计电路图
2.3 后向通道的设计
后向通道是整个温度控制器的执行部分，它主要用来控制加热部件的工作状态，当温度高于设定温度时，单片机发出控制信号控制后向通道关断加热丝，当温度低于设定值时，单片机发出控制信号接通加热丝，从而达到设计的目的。
本系统对温度的控制是通过双向可控硅调功电路来实现的。双向可控硅和加热器串接在220V, 50HZ 交流电回路中。单片机只要输出控制信号, 即可以控制 双向可控硅的通断, 从而控制加热丝的工作, 以达到控制温度的效果。
以前在设计执行机构时往往选用继电器, 但是由于其噪声大和机械性能方面的原因, 现在已经很少见了。随之而来的是无触点开关———双向可控硅的使用, 但在实际设计工作中, 需要采用同步过零触发电路进行同步触发。由于这部分电路包括比较器、单稳态电路和光电隔离器等器件, 芯片多, 结构较复杂, 在实际应用中容易出现故障。所以在设计当中采用了MOTOROLA 公司推出的单片集成可控硅驱动器MOC3041。MOC3041 芯片是一种集成的带有光电耦合的双向可控硅驱动电路。它内部集成了发光二极管、双向可控硅和过零触发电路等器件, 它的内部结构和外部引脚如图2-15所示。
图2-15MOC3041内部结构和外部引脚
从图中可以看出, 它由输入和输出两部分组成。输入部分是一个砷化镓发光二极管, 在5～15mA 正向电流的作用下发出足够强度的红外光线去触发输出部分。输出部分包括一个硅光敏双向可控硅和过零触发器。在红外光线的作用下, 双向可控硅可双向导通, 与过零触发器一起输出同步触发脉冲, 去控制执行机构———外部的双向可控硅BT137。
由MOC3041 组成的过零触发双向可控硅电路简单可靠,电路如图2-17 所示。
图2-16 过零触发双向可控硅电路
其中:
R1:限流电阻, 控制LED 的触发电流;
Rg:门极电阻, 提高控制极的抗干扰能力;
R:控制回路限流电阻, 保护MOC3041 中的双向可控硅;
RP, CP:构成吸收回路, 承受反向电压。该部分的工作过程是:SPCE061A 将输入的设定温度值和实际温度值经过PID 控制算法处理后从IOB8 输出脉冲宽度信号, 当IOB8输出为低电平时, MOC3041 内部导通, G 端出现同步触发脉冲, 控制可控硅导通, 打开加热器;当IOB8 输出为高电平时, MOC3041 内部截止, 可控硅断开, 关闭加热器。
第3章 系统软件设计
系统的软件设计采用汇编语言，对单片机进行变成实现各项功能。主程序对模块进行初始化，而后调用读温度、处理温度、显示、键盘、和继电器各模块。用的是循环查询方式，来显示和控制温度。
3.1 系统主程序设计
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值并负责调用各子程序,其程序流程见图3-1所示。
图3-1主程序流程图3.2读出温度子程序
读出温度子程序的主要功能包括初始化,判断DS18B20是否存在,若存在则进行一系列的读操,作若不存在则返回。其程序流程图如图3-2所示。
图3-2读温度流程图
3.3 按键处理子程序
按键处理子程序主要是负责参数的设置，主程序每循环一次都要对按键进行扫描,判断是否有输入键按下则进行一系列的按键输入操作。其程序流程框图如图3-3所示。
图3-3温度转换流程图
3.4 计算温度子程序
计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图3-4所示。
图3-4 计算温度子程序
3.5 显示数据刷新子程序
显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，当最高显示位为0时将符号显示位移入下一位。程序流程图如图3-5。
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