恒温控制电路的设计(3)

2019-04-14 16:27

电压但控制极不加控制电压时,可控硅都是不导通,而阳极与控制极同时被接正上向电压时,可控硅就会变成导通状态.可控硅一旦导通,控制极的电压便失去了对可控硅的控制作用,这时不论控制极有没有控制电压,也不论控制极的控制电压的极性是如何,将会一直保持在导通的状态。要想关断此可控硅,只有把可控硅阳极电压降到某一临界值或者反向。

双向的可控硅的引脚多数是按T1、T2、G的顺序从左至右排列(电极引脚向下,面对有字符的一面时).加在控制极G上的触发脉冲的大小或时间改变时,就能改变其导通电流的大小。

与单向可控硅的区别是,当双向可控硅G极上触发脉冲的极性改变时,其导通方向就随着极性的变化而改变,从 而能够控制交流电负载.而单向可控硅经触发后只能从阳极向阴极单方向导通,所以可控硅有单双向之分。

本设计所使用的可控硅为BTA08,其参数如下: Tstg——贮存温度40~125℃ Tj——结温40~125℃ PGM——峰值门极功耗 5W VDRM——重复峰值断态电压 600V

IT(RMS)——RMS通态电流(Ta=89℃) 8A VGM——峰值门极电压 10V IGM——峰值门极电流 2.0A

ITSM——浪涌通态电流(一个周期50/60HZ,峰值,不重复) 80/88A VISO——绝缘击穿电压(RMS,交流1分钟1500V )

2.4移位寄存器74LS164

因为数码管需要段码和位码,这样就大量的占用了单片机的I/O口,为了使I/O口得到充分的使用,本设计采用74LS164作为段码的选择输出电路,即节省了I/O引脚也省去了LED的驱动电路,简化了电路的设计和程序的编写,提高个系统的设计效率。

移位寄存器74LS164的引脚如图2-6所示:

图2.2移位寄存器74LS164引脚图

其引脚功能如下: A、B —— 串行输入端; Q0~Q7 —— 并行输出端;

预置斜率累加器比较计数器低温度系数振荡器减法计数器预置减到温度寄存器高温度系数振荡器减法计数器减到 —— 清除端,低电平有效;

CLK —— 时钟脉冲输入端,上升沿有效。

多片74LS164串联,能实现多位LED静态显示。每扩展一片164就可增加一位显示。MR接+5V,不清除。但是本设计为了使电路的设计更加简单易于实现,采用了4位一体的共阳极数码管,因此只能实现动态的显示数据。

2.5数码显示管LED

LED显示器是单片机应用系统中常见的输出器件,而在单片机的应用上也是被广泛运用的。如果需要显示的内容只有数码和某些字母,使用LED数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活,与单片机接口简单易行。

LED数码管作为显示字段的数码型显示器件,它包含若干个发光二极管。当其中某个发光二极管导通时,相应的一个点或一个笔画就会发亮;控制二极管导通在不同的组合,就能显示出各种不同的字符,常用的LED数码管有7段和“米”字段两种。这种数码管有共阳极与共阴极两种类型。共阴极LED数码管的发光二极管的阴极端连在一起,一般此共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时,电流导通,发光二极管被点亮,相应的段被点亮显示。与之类似,共阳极LED数码管的发光二极管的阳极连接在一起,通常此共阳极接正极的电压,当某

个发光二极管的阴极被接到低电平时,电流导通,发光二极管被点亮,相应的段被点亮显示。本次设计所用的LED数码管为共阳极的7段数码管。

LED数码管的使用方式与发光二极管的使用方式相同,根据材料的不同正向压降一般为15~2V,额定电流为10mA,最大电流为40mA。静态显示时取10mA为宜,动态扫描时显示可加大脉冲电流,但一般不都超过40mA。

本设计采用的是4位一体的共阳极数码管,数码管的原理图和引脚表示如下图:

图2.3数码显示管LED引脚图

2.6数字温度计DS18S20

在传统的模拟信号远距离的温度测量系统中,模拟信号很容易受到干扰,而产生测量误差,影响测量的精度。因此,在温度测量系统中,采用抗干扰能力较强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效的方案。

DS18B20数字温度传感器,与传统热敏电阻所不同的是,集成在单个芯片,采用单了总线技术,这样能够有效的减小外界的干扰,提高温度测量的精度。同时,它可以直接将被测温度的模拟信号转化成串行数字信号输出供单片机处理,接口简单, 使数据的传输和处理简得到单化。模块功能电路的集成化,使总体硬件电路的设计更加简洁,有的效地降低了成本,使得搭建电路和焊接电路时更容易,调试也更加容易,使得开发的周期大大缩短。

2.6.1 DS18S20的主要特性

1.DS18S20的适应电压范围更宽,其范围为:30-55V,而且它能够直接由数据线获取电源(寄生电源),无需外部工作电源。

2.DS18S20提供了9位摄氏温度测量,具有非易失性、上下触发门限用户可编程的报警功能。

3.DS18S20通过1-Wire?总线与中央微处理器通信,仅需要单根数据线(或地线)。同时,在使用过程中,它不需要任何的外围的元件,全部的传感元件和转换电路都被封装在形状如一只三极管的集成电路内。

4.DS18S20具有-55°C至+125°C的工作温度范围,在-10°C至+85°C温度范围内精度为±05°C。

5.每片DS18S20具有唯一的64位序列码,这些码允许多片DS18S20在同一条1-Wire总线上工作,因而,可方便地使用单个微处理器控制分布在大范围内的多片DS18S20器件。

6.DS18S20的测量结果直接输出的是数字温度信号,通过“单总线”串行传送给CPU,同时还可以自动生成及发送CRC数据校验码,它具有极强的抗干扰和纠错的能力。

7.DS18S20具有负载的特性,当电源因故障或失误极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但是也不会正常的工作。

2.6.2 DS18B20测温原理

预置斜率累加器比较计数器低温度系数振荡器减法计数器1预置减到0温度寄存器高温度系数振荡器减法计数器2减到0

图2.4 DS18B20 的内部测温电路框图

低温度系数的晶振的振荡频率在温度变化时受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号,为减法计数器1提供频率稳定的计数脉冲。而高温度系数晶振在温度变化时随温度变化其震荡频率改变明显,是一个对温度很敏感的振荡

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器,所产生的脉冲信号作为减法计数器2的脉冲输入信号,为计数器2提供一个频率随温度变化而变化的计数脉冲。图中隐含了计数门,当计数被门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计。计数门的开启的时间是由高温度系数振荡器决定的,在每次测量前,首先将-55℃ 所对应的基数值分别置入减法计数器1和温度寄存器中。减法计数器1对低温度系数晶振产生的固定脉冲信号进行减法计数,当减法计数器1的值从预置值减到0时温度寄存器的值加1,减法计数器1的预置值将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的固定脉冲信号进行减法计数,如此循环直到减法计数器2减到0时,此时温度寄存器中的数值即为所测温度值。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正减法计数器的预置值,只要计数门仍未关闭就重复上述过程,直至温度寄存器值达到被测温度值。

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