《基于单片机温度控制系统设计》

2026/1/27 17:11:02

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第2章 设计理论基础

力。由于U??U??Ui,集成运放的共模抑制比要求较高,这是缺点。

2.5移位寄存器74LS164

移位寄存器74LS164的引脚如图2-6所示:

图2-6移位寄存器74LS164引脚图

74LS164为串行输入、并行输出移位寄存器,其引脚功能如下: A、B —— 串行输入端; Q0~Q7 —— 并行输出端;

MR —— 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。

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第2章 设计理论基础

2.6数码显示管LED

图2-7数码显示管LED引脚图

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,它是由若干个发光二极管组成的。当发光二极管导通时,相应的一个点或一个笔画发亮,控制不同组合的二极管导通,就能显示出各种字符,常用的LED数码管有7段和“米”字段之分。这种显示器有共阳极和共阴极两种。共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连在一起,通常此共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时,发光二极管点亮,相应的段被显示。同样,共阳极LED显示器的发光二极管的阳极接在一起,通常此共阳极接正电压,当某个发光二极管的阴极接低电平时,发光二极管被点亮,相应的段被显示。本次设计所用的LED数码管显示器为共阳极。

LED数码管的使用与发光二极管相同,根据材料不同正向压降一般为1.5~2V,额定电流为10MA,最大电流为40MA。静态显示时取10MA为宜,动态扫描显示可加大脉冲电流,但一般不超过40MA。

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第2章 设计理论基础

2.7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,需要很好的解决引线误差补偿问题、多点切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术。另外考虑到一般的测量现场的电磁环境非常的恶劣,各种干扰信号较强,模拟信号很容易受到干扰而产生测量误差,影响测量精度。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。在实际的温度测量过程中被广泛应用,同时也取得了良好的测量效果。

DS18S20数字温度计的主要特性:

1.DS18S20的适应电压范围更宽,其范围为:3.0-5.5V,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集成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±0.5°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数字温度信号,以“一线总线”串行传送给CPU,同时还可以传送给CRC校验码,它具有极强的抗干扰纠错的能力。 7.DS18S20具有负载特性,当电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但是不能正常的工作。

根据以上这些特性而从中受益的应用包括:HVAC环境控制、室内,设备或者机器内部的温度监测系统、过程监控和控制系统。

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第3章电路设计

第3章电路设计

本设计采用按键作为输入控制,通过温度多采样单元采集温度信息,经过LM324放大器放大及ADC0809数模转换器将其转换,由主机AT89C51进行处理并将实际温度值和设定温度值分别显示在共阳极数码显示管LED上。

3.1单片机控制单元

单片机控制单元,如图3-1所示,包括按键控制电路,其中按键控制电路这一模块设置了:“设置”、“加1”、“右移”、“确定”四个按键,来实现人机对话。人为地设定温度门限值,使电路在人为设定的某一温度值相对稳定的工作。

图3-1 按键控制电路

3.2温度采样部分

温度采样单元,如3-2所示,用于采集被控对象的温度参数,它由温度电压转换、小信号放大及A/D转换三部分组成。其中,将温度转化为电量的温度电压转换由温度传感器-热敏电阻实现,小信号放大由桥式放大电路实

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