消毒柜的单片机设计 - 图文(2)

2019-05-18 23:22

消毒柜微电脑控制器 停止加热,当按下停止键时,一切程序停止运作。在此基础上,设置了一个校时键,当按下校时键时,无论加热器加热与否,要到达设定的时间才停止工作。如此达到实验要求。完成实验。

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消毒柜微电脑控制器 第三章 硬件电路设计

3.1 方案比较与确定

方案一:本方案采用的是新型的温度传感器LM35构成前端温度传感电路,LM35输出可以从0度开始,该器件采用的是塑料封装TO992,工作的电压4~30V。LM35前端电路直接与ADC0809温度采样电路相连接。系统采用的是以51单片机为核心的微电脑控制,主要通过单片机启动ADC0809电路,对前端电路直接进行采样,得到采样的数字值由单片机将其经数学变换处理,转换成真正的温度值。

键盘控制则采用的是以HD7279为核心的键盘显示电路,由它来控制消毒、保温、停止等功能,并设置校时键,随时设置当前工作状态和需要保持的时间。7279键盘显示电路带有8个数码管,用来显示当前系统工作情况,如倒计时时间,实时温度等。加热器与单片机用继电器来隔开,继电器用来智能控制消毒柜的加热。

本方案的特点是:前端温度电路直接采用LM35温度传感器,具有转换速度快,灵敏度高的特点,但是测量精度不够,抗干扰性能差的,受工作环境因素的影响较大。

方案二: 在此次实验中也可以采用铂热电阻温度传感器PT-100,由含铂热电阻PT-100为桥臂的电桥,过程中其温度的变化将引起PT-100电阻值的改变,最终转变成电压的变化,但电桥输出的电压最多只能有几十毫伏,所以必须经ICL7650放大后才能输出0~5V的电压,达到实验所要求的电压,再经ADC0809转换成8位数字信号送至单片机。

单片机开发系统对所采集的数据经过滤波、变换等处理后送到7279进行显示,以实现对温度的测量。测量出即时温度值之后要进行的就是根据温度的值和7279对键盘的扫描结果进行相应的处理,比如加热、保温、停止等,这些就需要靠软件程序来辅助完成,还要通过加热装置来进行相应的操作,从而完成此次设计的要求。加热器是由单片机控制,安全管理加热器的启动与停止,加热装置将单片机核心系统与加热器隔离,防止加热器的高温对系

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消毒柜微电脑控制器 统造成损伤,起到了以小电流控制大电流而安全控制的作用。

由于设计要求最高的温度需要达到了125℃,而LM35系列传感器达不到要求的这个温度,而且价格也高。所以不采用这一方案。而在实验中已经采用过方案二,并且成功的测量出了温度值,因此对用PT-100测温的性能及参数都比较了解,做起来也是得心应手,对整个电路如何调试,分析,工作原理都比较熟悉,就算是出现了什么问题也能很好的得到解决,所以我最终决定采用方案二。

3.2 单片机最小系统设计

主控机系统采用了Atmel 公司的89C51 单片机,它包含有128 字节数据存储器,内置4K的电可擦除FLASH ROM,可以进行重复的编程,大小可以满足主控机软件系统设计,故不必再扩展程序存储器。复位电路和晶振电路是89C51 工作所需的最简的外围电路。

单片机最小系统电路图如图3.2-1所示。

89C51 的复位端是一个史密特触发输入,高电平有效,而系统中的时钟接口和CAN 总线接口的复位信号都是低电平有效。在复位电路中,按一下复位开关就使在RS端出现一段时间的高电平,经过74LS14 的一次反相整形,提供给单片机复位端。再经过一次反相整形,通过I/ORST 端提供给外部接口电路。外接12M 晶振和两个20P 电容组成系统的内部时钟电路。

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消毒柜微电脑控制器

图3.2-1 单片机最小系统电路图

3.3 温度转换与放大电路

温度转换与放大电路模块如图3.3-1所示,它主要由电桥电路和放大电路构成。

本电路主要采用的是以PT-100为核心的电桥电路,将当前温度的变化转换成电阻的变化,从而造成电桥的不平衡,使得电桥输出在一定范围的微小且精确电压,再由放大电路对这个微小电压进行放大,放大之后才送到ADC0809的IN0口进行采样转换。

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消毒柜微电脑控制器 R30R111R7100kR5U1:B732U1:A110k50Q0k11R1RV2611LM32441094U1:C836%RV1LM3244LM3245k9k100kR4R09kR61kR220k1kB112V 图3.3-1 温度转换与放大电路

电桥电路如图3.3—2中所示,电桥电路中采用的是PT-100铂热电阻作为一条桥臂,构成温度传感器,PT-100铂热电阻是利用阻值随温度而变化的特性来测量温度,PT-100的温度每上升1度,其阻值相应增大0.38欧姆,且在0℃~500℃范围内的电阻温度曲线的线性度都比较好。消毒柜要求的温度范围是0-130℃之间,在这范围之内PT-100的线性度是最好的,它有很好的稳定性和测量精度,测温范围比较宽。

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