項目8-數(shù)字溫度控制器

單片機(jī)原理與接口技術(shù)主編：于軍新世紀(jì)應(yīng)用型高等教育計算機(jī)類課程規(guī)劃教材數(shù)字溫度控制器I/O過程通道項目08任務(wù)8.1溫度控制器電路設(shè)計8.1.1設(shè)計要求設(shè)計一個簡易溫度控制器，功能:0~99℃控制，通電加熱，斷電自然降溫，如有必要，可以加風(fēng)扇降溫。設(shè)置一個溫度點，低于此值自動通電加熱，高于此值自動斷電。顯示:兩個帶譯碼器的數(shù)碼管。設(shè)置控制溫度值的時候，顯示控制值。設(shè)置完成后自動顯示當(dāng)前測量的溫度值。可以應(yīng)用在大棚溫度控制，洗浴水溫控制等場合，只要把溫度傳感器放在需要測溫的介質(zhì)里就可以了。操作:打開電源，自動開始測溫并控制加熱器工作，按設(shè)置鍵，進(jìn)入設(shè)置功能，顯示設(shè)置溫度，并閃爍，按增加鍵，設(shè)定溫度加1℃，按減少鍵，設(shè)定溫度減1℃。8秒不操作，轉(zhuǎn)為自動控制狀態(tài)。任務(wù)8.1溫度控制器電路設(shè)計8.1.2溫度控制器電路一種溫度控制器電路如圖8-2所示(溫度控制器.dsn)。為了仿真方便，有的部件使用代替品。這個電路中包含了人機(jī)接日部分:按鍵、數(shù)碼顯示;開關(guān)量輸出:光電隔離、繼電器;模擬量輸入和AD轉(zhuǎn)換:單總線的溫度傳感器和AD轉(zhuǎn)換器集成的DS18B20;被控對象:加熱器。如果要求更高級的控制功能，還可以使用可控硅、IGBT等器件，加裝DAC器件，實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。還可以加裝控制對象其他狀態(tài)的采樣、顯示，控制動作直觀詳盡。任務(wù)8.1溫度控制器電路設(shè)計8.1.2溫度控制器電路任務(wù)8.2開關(guān)量的輸入/輸出8.2.1開關(guān)量輸入1.直接利用單片機(jī)端口線任務(wù)8.2開關(guān)量的輸入/輸出8.2.1開關(guān)量輸入2.利用擴(kuò)展的I/O接口電路當(dāng)單片機(jī)的端日線全部被占用，只好另外擴(kuò)展I/O接日電路了。擴(kuò)展I/O接日方法有下列幾種:(I)利用72系列門電路;(2)利用可編程并行I/O芯片;(3)利用串行日。任務(wù)8.2開關(guān)量的輸入/輸出8.2.2開關(guān)量輸出1.開關(guān)量輸出常見的受控對象開關(guān)量輸出常見的受控對象有電磁閥、繼電器、晶閘管以及各種電機(jī)等，只有對這些受控對象有深入的了解，才能更好地使用它們，發(fā)揮它們的最大效能。2.開關(guān)量輸出的電氣隔離任務(wù)8.2開關(guān)量的輸入/輸出8.2.2開關(guān)量輸出3.開關(guān)量輸出的驅(qū)動常見的功率驅(qū)動有下面四種方式:集成電路可控硅晶體管繼電器任務(wù)8.2開關(guān)量的輸入/輸出8.2.2開關(guān)量輸出3.開關(guān)量輸出的驅(qū)動任務(wù)8.2開關(guān)量的輸入/輸出8.2.2開關(guān)量輸出3.開關(guān)量輸出的驅(qū)動任務(wù)8.3并行接口的模擬量輸入通道8.3.1并行接口A/D轉(zhuǎn)換器的分類與技術(shù)指標(biāo)1.A/D轉(zhuǎn)換器的分類及特點A/D轉(zhuǎn)換器又稱為ADC。A/D轉(zhuǎn)換器按轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)的方式，可分為串行和并行兩種，根據(jù)轉(zhuǎn)換分辨率可分為8位、12位、12位和16位等;按輸出數(shù)據(jù)類型可分為BCD碼輸出和二進(jìn)制輸出;按轉(zhuǎn)換原理可分為逐次逼近型(SAR)和積分型(IntegratingA/D)，此外，還有純硬件編碼型A/D轉(zhuǎn)換器，其速度快，價格也高，用于超高速場合，比如視頻信號的采集等。任務(wù)8.3并行接口的模擬量輸入通道8.3.1并行接口A/D轉(zhuǎn)換器的分類與技術(shù)指標(biāo)2.A/D轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)(1)分辨率與分辨精度(2)量化誤差(3)轉(zhuǎn)換時間和轉(zhuǎn)換速度(4)量程(5)其他指標(biāo)任務(wù)8.3并行接口的模擬量輸入通道8.3.2并行接口A/D轉(zhuǎn)換器ADC08091.ADC0809介紹

ADC0809是NS(NationalSemiconductor，美國國家半導(dǎo)體)公司生產(chǎn)的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0809具有以下特點:任務(wù)8.3并行接口的模擬量輸入通道8.3.2并行接口A/D轉(zhuǎn)換器ADC08091.ADC0809介紹任務(wù)8.3并行接口的模擬量輸入通道8.3.2并行接口A/D轉(zhuǎn)換器ADC08092.與單片機(jī)接口(仿真文件:ADC0809.dsn)任務(wù)8.3并行接口的模擬量輸入通道8.3.3AD574A逐次比較型12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A是AnalogDevices公司(ADI)生產(chǎn)的具有并行接口的快速12位A/D轉(zhuǎn)換器，具有12位的分辨率，有12條數(shù)據(jù)線。這個芯片有一個引腳(2號)叫作12/8，數(shù)據(jù)輸出格式選擇輸入信號，接+5V時選擇12位(雙字節(jié))輸出;接GND時，選擇單字節(jié)((8位)輸出。在與MCS-51連接時，該引腳必須接地，分兩次讀出12位數(shù)據(jù)。任務(wù)8.4串行接口的模擬量輸入通道8.4.1串行A/D轉(zhuǎn)換器的介紹1.ADC08322.LTC18G43.LTC24404.TLC25435.PCF85916.DS18B20任務(wù)8.4串行接口的模擬量輸入通道8.4.2串行A/D轉(zhuǎn)換器LTC1864的應(yīng)用任務(wù)8.4串行接口的模擬量輸入通道8.4.3DS18B20和單總線的原理與應(yīng)用1.DS18B20和單總線的原理任務(wù)8.4串行接口的模擬量輸入通道8.4.3DS18B20和單總線的原理與應(yīng)用1.DS18B20和單總線的原理任務(wù)8.4串行接口的模擬量輸入通道8.4.3DS18B20和單總線的原理與應(yīng)用DS18B20的復(fù)位時序如圖所示。任務(wù)8.4串行接口的模擬量輸入通道8.4.3DS18B20和單總線的原理與應(yīng)用DS18B20的讀時序如圖所示。任務(wù)8.4串行接口的模擬量輸入通道8.4.3DS18B20和單總線的原理與應(yīng)用DS18B20的寫時序如圖所示。任務(wù)8.4串行接口的模擬量輸入通道8.4.3DS18B20和單總線的原理與應(yīng)用2.DS18B20的編程應(yīng)用舉例(1)初始化;(2)發(fā)出跳過ROM命令，因為只有一個從器件，不必尋址;(3)發(fā)出轉(zhuǎn)換命令;(4)等待轉(zhuǎn)換完成，出廠默認(rèn)進(jìn)行12位轉(zhuǎn)換，需要750ms;(5)初始化;(6)發(fā)出跳過ROM命令;(7)發(fā)出讀RAM命令。任務(wù)8.5并行接口的模擬量輸出通道8.5.1D/A轉(zhuǎn)換器分類與指標(biāo)1.D/A轉(zhuǎn)換器分類及特點D/A轉(zhuǎn)換器按待轉(zhuǎn)換數(shù)字量的位數(shù)分，可以分為8位、10位和12位等;按數(shù)據(jù)傳送形式分，可以分為并行和串行兩種;按轉(zhuǎn)換輸出的模擬量類型分，可以分為電流輸出型和電壓輸出型。與A/n轉(zhuǎn)換器類似，并行DAL具有占用較多的數(shù)據(jù)線、輸出速度快的特點，在轉(zhuǎn)換位數(shù)較少時，有較高的性價比;串行DAL具有占用的數(shù)據(jù)線少的優(yōu)點，待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)逐位輸入影響轉(zhuǎn)換速度，在轉(zhuǎn)換位數(shù)較多時，有較高的性價比，串行DAL還具有便于信號隔離和芯片小、引腳少、便于電路板制作等優(yōu)點。任務(wù)8.5并行接口的模擬量輸出通道8.5.1D/A轉(zhuǎn)換器分類與指標(biāo)2.D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)(1)分辨率:輸出模擬量的最小變化量;(2)滿刻度誤差:數(shù)字量輸入為滿刻度(全1時)，實際輸出模擬量與理論值的偏差;(3)輸出模擬量的類型與范圍;(4)轉(zhuǎn)換時間:完成一次D/A轉(zhuǎn)換所需的時間;(5)與CPU的接口方式:分為串行和并行兩種。任務(wù)8.5并行接口的模擬量輸出通道8.5.2并行D/A轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用介紹1.8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832及其應(yīng)用任務(wù)8.5并行接口的模擬量輸出通道8.5.2并行D/A轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用介紹1.8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832及其應(yīng)用任務(wù)8.6串行接口的模擬量輸出通道8.6.1串行D/A轉(zhuǎn)換器AD5320原理與應(yīng)用AD5320特性任務(wù)8.