接口电路图。
图3.2.2-1 DS18B20接口电路图
3.2.3 温度控制模块功能
温度控制模块,就是经过单片机判断后得出此时的温度与预设温度相比,若大于预设值则进行散热,若小于预设值则进行加热。该系统采用继电器控制电流的大小,来掌握温度的加热和冷却。继电器就是一种电控制器件,它的工作原理是当输入量也就是激励量的变化达到一定的要求时,从而在电气的输出回路中使被控制的量发生预先设定的阶跃变化。通俗说就是用小电流来控制大电流是否运行的开关。
继电器有许多种类,按功能可以分为电磁继电器,固体继电器,舌簧继电器,温度继电器,高频继电器,光继电器等等。按外形尺寸可以分为微继电器,小型继电器,超小型微型继电器。按防护特征可分为密封继电器敞开式继电器等。按反应的物理量可分为电流继电器,电压继电器,阻抗继电器等。按原理可以分为电磁型,电子型,整流型等等。按保护回路可以分为启动继电器,出口继电器等。
现采用两个继电器分别控制加热和降温的功能,根据控制电流的大小来进行加热或降温。当温度比预设温度低时,此时系统需要加热,对于加热系统继电器的两输出端输出220V的交流电,通过控制继电器的闭合来控制电热丝是否加热;当温度比预设温度高时,此时需要降温,对于冷却系统通过控制继电器闭合,从而控制+12V直流电机的转与停来降低温度。然而继电器直流可通过36V,交流最高可达250V,满足该系统的要求,且电路方便,如下图3.2.3-1为继电器组成的温度控制电路。
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图3.2.3-1 温度控制电路图
3.2.4 显示模块功能
该系统采用的是液晶屏128*64作为显示模块,抗干扰能力强,显示清晰明了。当有电源通过的时候,排列有秩序,从而光线就较容易通过,当电源断开不导电时,排列就变得换混乱无序,阻止了光线的通过。液晶就像一个开关一样,可以阻止光线通过,或允许光线通过。通常,液晶的面板包括了两片十分精密的无钠玻璃素材,在两片无钠玻璃之间就夹了一层液晶。然而当光束透过中间那层液晶时,其本身会一排排的站立,或者扭转而变成不规则的形状,因此就可以使光束通过或阻止它通过。大多数的液晶都属于有机的复合物,它们是由长棒形状的分子而构成,在无外界干扰条件下,他们的长轴大致相平行。而LCD技术,也就是单色液晶显示器,它是把液晶倒入两个平面间的,而在这两个平面上有各有一列细槽,且互相垂直。就在两个平面之间的分子不得不也成为了90度的扭转形态,再加上光线是沿着分子排列的方向传播的,所以光线在经过液晶之后就旋转了90度。但是一旦液晶有电压通过时,分子由于受外界影响,就重新垂直的排列,从而光线就能直接射出,就不会发生旋转了。在了解了液晶显示的原理后,我们关心的就是怎样将它接入我们的系统。下图3.2.3-1为液晶显示接口电路。
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图3.2.3-1 液晶显示接口电路
3.2.5 键盘电路模块功能
键盘的功能顾名思义,既然为水温控制,必然会有温度等一系列参数的设定,该系统采用四个按键来更改参数,功能分别为预设温度加1,预设温度减1,更改预设温度,确定等按键。按键模块,不仅要使参数设定得到实现,而且还要让使用者一眼便能清楚明白每个按键的功能,所以我们采用较少的按键,以免使程序复杂,使用较少的按键也可以使接入电路更为简单。如图3.2.4-1为键盘模块电路。
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图3.2.4-1 键盘模块电路
4 软件设计
4.1 主程序流程图
该系统是水温控制系统,属于温度控制中的一种,其软件部分主要采用编写程度使系统自动运行,主要应用C语言的编写来对单片机等硬件系统的控制。主程序大概分为温度初始化设定,采集水温模块收集水温,通过单片机的控制和BCD的转换,在液晶显示的作用下读出温度,通过单片机的判断,对水温是否达到预设温度通过继电器做出相应的加热或散热措施。主程序流程图如下图4.1-1 所示。
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开始 系统界面初始化 按键扫描,设置预设温度 温度读取、显示及控制 Y 当前温度> 预设值 N 当前温度<预设值 Y 启动降温 N 温度保持 启动加热
图4.1-1 主程序流程
4.2 温度采集程序
水温系统固然温度是至关重要的因素,对于温度采集选择了DS18B20,它具有高灵敏度,高精度的优势。当整个系统连接了DS18B20,则温度采集系统开始运作,通过识别DS18B20是否连接,当确定连接后,ROM操作命令开始运行,从而进行存储操作,最后可以读出当前温度,以此循环。如图4.3-1温度采集流程图所示。
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