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基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 第6页

更新时间:2016-10-23:  来源:毕业论文
3.3 温度传感器
本系统采用的温度传感器是DS18B20。DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器,与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。
3.3.1 DS18B20特性

DS18B20的性能特点如下:
(1)独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信;
(2)多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能;
(3)无须外部器件;
(4)可通过数据线供电,电压范围为3.0~5.5V;
(5)零待机功耗;
(6)测量结果以9~12位数字量方式串行传送;
(7)用户可定义报警设置;
(8)报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件;
(9)负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作;
3.3.2 多路温度通道选择

本设计由于需要用到多路温度的采集以及控制,故将本系统中多个温度传感器DS18B20连接在一根单总线上即可。由于每个DS18B20在出厂的时候都在ROM中固化了唯一的地址码。因此在这个系统中,只需要分别读取有特定地址码的DS18B20.就能做到对多路温度进行采集。原理图如3.5所示。

 图3.5 DS18B20多点测温原理图

3.3.3 DS18B20供电方式

外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式,工作稳定可靠,抗干扰能力强,而且电路也比较简单,可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。在外接电源方式下,可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点,即使电源电压VCC降到3V时,依然能够保证测量精度。所以本系统采用外部电源供电方式,如图3.6所示。
 
图3.6 DS18B20外部电源供电
在外部电源供电方式下,DS18B20工作电源由VDD引脚接入,此时I/O线不需要强上拉,不存在电源电流不足的问题,可以保证转换精度,同时在总线上可以挂接任意多个DS18B20传感器,组成多点测温系统。在外部供电方式下,DS18B20的GND引脚必须接地,不能悬空,否则不能转换温度,读取的温度总是85℃。
3.4 功率驱动模块
本设计的加热炉和风扇控制电路中主要用到固态继电器来控制。控制固态继电器用三极管驱动。固态继电器是利用如三极管、可控硅、双向可控硅半导体等电子元件的开关特性构造的一种无触点通断电子开关。固态继电器是四端有源器件,它可以采用无触点无火花的方式断开和接通电路。控制加热电路中,固态继电器作为开关使用,三极管驱动固态继电器。当单片机P3.0高电平时,NPN三极管导通。固态继电器输入端有了电压差,固态继电器开关启动,加热器与固态继电器串连在电路中,加热器开始加热,达到控制水温的作用。当 P3.5高电平,单片机IO口电压为5V。固态继电器的开启电压为3-32V。U=VCC-Uce>3V,那么固态继电器开始工作。固态继电器一旦开始工作,受固态继电器控制的加热器开始加热从而达到控制系统的目的。加热控制电路如图3.7所示

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