(1) 主控制器方案选择
方案一:采用8031作为控制核心,以使用最为普遍的器件ADC0809作模数转换,控制上使用对电阻丝加电使其升温和开动风扇使其降温。此方案简易可行,器件的价格便宜,但8031内部没有程序存储器,需要扩展,增加了电路的复杂性,且ADC0809是8位的模数转换,不能满足本题目的精度要求。
方案二:采用比较流行的AT89C51作为电路的控制核心,使用DS18B20数字温度传感器进行数据转换,控制电路部分采用控制可控硅的通断以实行对锅炉温度的连续控制,此方案电路简单并且可以满足题目中的各项要求的精度。本文来自辣%文,论'文.网,
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在本系统中,综合考虑系统性价比和制作仿真时所用的软件条件,采用方案二。
(2) 功率驱动模块的选择
功率驱动模块也是整个设计的重要环节,它通过固态继电器控制电热棒的通或断,使水温保持恒定。常用的温度测量方案有如下几种:
方案一:采用继电器。继电器的价格低廉,但由于继电器采用电磁吸合方式,在开关瞬间,触点容易产生火花从而引起干扰。另外继电器采用机械开关,具有时间延迟大和寿命短的缺点。本系统输出电压较大普通继电器不能达到要求。
方案二:采用可控硅。单片机是通过高低电平来控制电路,以实现加热器的供给。可控硅需要单片机触发脉冲,增加软件的编程难度,因此不宜采用。
方案三:采用固态继电器。固态继电器是可控硅过零触发器,无触点,不用调相,对电网不会引起波形畸变。AT89C51经过控制算法(本次设计采用PID控制)得到的输出结果转换为调占空比,控制IO口输出相应的高低电平,控制固态继电器的通断。固态继电器除具有与电磁继电器一样的功能外,还具有输入功率小,灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好,通断迅速,噪声低和工作频率高等特点。
在本设计中,针对驱动控制部分,为了简化输出通道的硬件结构,同时考虑到加热系统具有较大的热惯性,本系统采用固态继电器控制通断时间,即采用方案三。
2.2.3 显示模块的选择
方案一:四位LED数码管显示温度值和输入的键值,独立式键盘设置数值,并确认数字的输入。
方案二:由LCD1602液晶显示模块显示温度值,由独立式键盘设置输入,并确认。
方案比较:LCD液晶屏显示器与数码管相比,有功耗小、体积小、显示内容丰富、画面美观、超薄轻巧、使用方便等特点。所以方案二为最佳的选择。
2.2.4 系统工作原理
本系统温度采集器采用一种具有温度引起变化的DS18B20作为温度检测元件。考虑到下载程序的方便和单片机便于操作等条件的限制本系统选了AT89C51这款单片机作为控制器。显示电路方面,本系统选择LCD1602作为显示电路。控制部分,考虑到电路的简单和控制的迅速灵敏性,选择固态继电器作为控制部分的开关量。单片机通过对DS18B20进行处理,将DS18B20的数据转化成温度数值通过LCD1602显示实测温度值。单片机在初始化的时候设定温度的上限和下限值以及最佳温度,可通过按键更改设定温度的上下限值。当输入的上限温度小于实测温度时,单片机控制加热电路不动作而降温电路动作,当输入的下限温度大于实测温度时,单片机IO口给高电平控制固态继电器动作,加热电路工作对水温进行加热,使水温文持稳定的温度。整个过程中显示部分实测温度实时显示。
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