壓電參數(shù)測試系統(tǒng)中恒溫器的設(shè)計(jì)方案

1、壓電參數(shù)測試系統(tǒng)中恒溫器的設(shè)計(jì)- 電氣論文壓電參數(shù)測試系統(tǒng)中恒溫器的設(shè)計(jì)王二萍湯海濤張金平李慧張洋洋黃河科技學(xué)院信息工程學(xué)院河南 鄭州450006摘 要 :本文設(shè)計(jì)了一種壓電參數(shù)測試系統(tǒng)中使用的恒溫器。以 AT89S52 單片機(jī)為主控制單元，以DS18B20 為溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)。硬件電路主要包括測溫電路、按鍵電路、溫度控制繼電器電路、LCD 液晶顯示電路， AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)等。結(jié)合相應(yīng)的控制程序，控溫范圍為0400 。關(guān)鍵詞 ：壓電參數(shù)測試；溫度控制；DS18B201 概述壓電材料是一類重要的高新技術(shù)材料，在信息激光、導(dǎo)航和生物等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。壓電材料參數(shù)對于壓電材料的性能

2、表征有著不可估量的作用。在壓電材料參數(shù)測試系統(tǒng)中的恒溫控制器對于測量各項(xiàng)參數(shù)隨溫度的變化曲線有著重要作用。本文設(shè)計(jì)了一種以AT89S52 單片機(jī)為主控制單元，以DS18B20 為溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)。恒溫控制器的硬件電路，包括測溫電路、按鍵電路、溫度控制繼電器電路、 LCD 液晶顯示電路， AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)等；軟件部分主要包括主程序，讀出溫度子程序，計(jì)算溫度子程序、按鍵處理程序、LCD 顯示程序以及數(shù)據(jù)存儲程序等；最后，通過對整個系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、分析。最終實(shí)現(xiàn)溫度采集、顯示、控制等功能。2 恒溫器電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)和溫度傳感器相結(jié)合對溫度進(jìn)行實(shí)時采集測量及控制。溫度傳感器

3、對周圍的溫度采集， 將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 在由單片機(jī)送給1602 ，同時我們也可以通過按鍵設(shè)置溫度范圍，單片機(jī)控制繼電器的吸合或斷開來模擬控制溫度，這樣溫度就可以控制在我們要求的范圍內(nèi)，并將控制過程中相關(guān)溫度信息通過 LCD 實(shí)時顯示。整體電路如圖1 所示。本設(shè)計(jì)的核心部件就是單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)芯片的選擇與整個設(shè)計(jì)息息相關(guān)。通過對幾種單片機(jī)芯片的對比從多方面考慮本設(shè)計(jì)將采用單片機(jī)AT89S52作為整個設(shè)計(jì)的重要核心。 AT89S52 是低功率的高性能8 位單片機(jī)，它包含 8 k的可以反復(fù)刪除數(shù)據(jù)的只讀存儲器，設(shè)備采用高密度非易失性存儲技術(shù)，兼容標(biāo)準(zhǔn)的 C51 系統(tǒng)命令，芯片包含普通8 位

4、CPU 和存儲單元。 AT89S52 能夠?yàn)楹芏嗲度胧降目刂葡到y(tǒng)提供可靠的解決方法?？刂齐娐放c設(shè)計(jì)系統(tǒng)和芯片兩個端口連接，由于在控制時芯片輸出的信號比較小，所以我們考慮需要接入驅(qū)動，這樣后續(xù)電路才能正常工作，考慮到系統(tǒng)剛上電有一個短暫的高狀態(tài)，所以我們選用9012 。當(dāng)檢測溫度不在我們設(shè)定的溫度范圍之內(nèi)，與之對應(yīng)的端口就會發(fā)出一個低狀態(tài)信號，此時驅(qū)動器件就會導(dǎo)通啟動工作，這樣 kV 的內(nèi)部就出現(xiàn)兩種不同電壓，這樣使整個控溫電路導(dǎo)通，后面的溫控負(fù)載就會工作對周圍溫度做出相應(yīng)改變。如果周圍的溫度達(dá)到我們的要求，系統(tǒng)核心就會發(fā)出一個信號，這時控溫電路就停止工作。溫度設(shè)置部分采用3 個按鈕， 3 個按

5、鈕對應(yīng)的功能也不同。S3 被按下后設(shè)定溫度值就會升高， S3 與 P3.6 口相接； S2 被按下后設(shè)定溫度值就會下降，S2與 P3.5 口相接。按鈕的按下與否就會影響對應(yīng)芯片接口的信號狀態(tài)發(fā)生變化，整個過程中產(chǎn)生一個停止，然后讀取鍵盤值。3 控制流程利用 LCD1602 顯示采集到的溫度，設(shè)定的最低和最高溫度。顯示分辨率為0.1 。當(dāng)每按下一次設(shè)定溫度下降按鈕時， 設(shè)定的溫度就會加一，最高為 400 。當(dāng)每按下一次設(shè)定溫度下降按鈕時，設(shè)定溫度就會減一，最低設(shè)定為0 。如果設(shè)置的最高溫度值比采集的實(shí)時的溫度值還大那么單片機(jī)就會控制對應(yīng)的繼電器發(fā)生動作。這樣就可以是溫度控制我們需求的范圍內(nèi)。溫度

6、控制程序的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下：鍵盤掃描、鍵碼識別和溫度顯示；溫度采集、數(shù)據(jù)處理；越限處理。系統(tǒng)流程圖如圖2 所示。這里需要對程序進(jìn)行調(diào)用，被調(diào)用的分別是顯示、溫度信號、按鍵設(shè)置、報(bào)警這幾個模塊的子程序。溫度處理：對芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示。LCD1602 液晶顯示：向LCD1602液晶的顯示發(fā)送數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)的顯示。按鍵設(shè)定：可以設(shè)定上限溫度和下限，溫度精度為0.1 。溫度傳感器在采集溫度前控制芯片會發(fā)出一個脈沖完成初始化。讀溫度子程序的主要功能是從DS18B20中讀出溫度數(shù)據(jù)。4 結(jié)論本文對壓電測試系統(tǒng)中恒溫器的硬件和軟件設(shè)計(jì)的全過程進(jìn)行了闡述。以單片機(jī) AT89S52 作為整個設(shè)計(jì)的重要

7、核心，使用高精度測溫傳感器DS18B20 ，實(shí)時控溫，精度達(dá)0.1 。溫度最高為 400 ，最低為 0 。該恒溫器能夠?yàn)閴弘妳?shù)測試系統(tǒng)提供恒定的溫度。參考文獻(xiàn) :1 葉會英，浦昭邦壓電陶瓷復(fù)材料參數(shù)測試方法的研究J壓電與聲光，1999 ， 21(3) ：243-247 2 屈毅，寧鐸，賴展翅，等溫室溫度控制系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制 J農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2011 ， 27(2) ：307-311 3 張彬，靳子洋，陸永耕壓電參數(shù)特性測試裝置設(shè)計(jì) J上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2014 ，17(1) ：11-14 4 張沛霖，張仲淵壓電測量 M 國防工業(yè)出版社， 1983 5 陳亞波，張洋洋，邵坤，等基于數(shù)字正交的壓電材料參數(shù)測試系統(tǒng)研究J 壓電與聲光，壓電與聲光， 2011 ，33(5) ： 804-806 基金項(xiàng)目：河南省教育廳自然