2. 系统的硬件电路设计
2.1 总体方案的确定
考虑到该制冷控制系统功能比较少,由单片机控制即可实现。而89C52单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好,故本系统选择采用89C52单片机。
在温度采集方面,采用单线数字温度传感器DS18B20进行数据采集。DS18B20S数字温度计提供9到12位温度读数,从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线和地,读写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供,甚至不需要外部电源。而总体方案和系统电路图方面基本上和热敏式传感器相同,只在数据采集方面有所差别。
在上面也已经提及,热敏电阻式温度传感器互换性差,非线性严重。而数字温度传感器DS18B20接线简单,数字输出量能直接作为单片机的输入数据, 同时考虑到只是在普通环境下测量,无论在灵敏度、线性范围、稳定性,还是在精度方面,DS18B20的强大功能已足够满足设计需要。但是DS18B20也有缺点,就是软件实施方面比较复杂,但相对于模拟量输出的硬件实现方面来说会简单很多。在本次设计中,温度数据采集用到的传感器是DS18B20。
2.2 系统的工作原理
该空调控制系统用到89C52单片机作为系统的CPU进行控制,由数字传感器DS18B20进行数据采集,89C52对采集到的数据进行处理,得到各种信号。而这些信号将分别作为1602液晶显示的信号输入、启动报警装置的信号输入和启动制冷设备、电暖设备的输入。同时将利用单片机的其它使能端口实现系统的复位,手动调节和自动调节。
2.3 温度采集电路
本系统中采集温度使用的是DS18B20数字温度传感器,DS18B20是美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器。DS18B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数[1],指示器件的温度。由单线接口接受信息,再送入DS18B20,因此从主机CPU到DS18B20只需要一条线。DS18B20的数据线本身可以提供电源,由于DS18B20器件在出厂时,就已给定了它的唯一序号,所以任意多个DS18B20就可以与同一条单线总线相连。DS18B20的增量值为0.5˚C,测量范围是-55˚C~+125˚C(–67°F~+257°F),它可在1s(典型值)内把温度值变换为数字值。
与之前的传感器相比,DS18B20体积更小、更经济,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20全数字温度转换及输出,先进的单总线数据通信。它的分辨率最高为12位,精度可达土0.5摄氏度;12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒,可选择寄生工作方式。内置EEPROM,具有限温报警功能。DS18B20为64位光刻ROM,内置产品序列号,方便多机挂接。
DS1302一般为三极管型封装,引脚功能简单,如图2所示。这三个引脚分别为:GND——电源地;QD——数字信号输入/输出端;VDD——外接供电电源(可选5V)[2]。
图1 DS18B20引脚图
在该系统中,DS18B20的数字信号输入/输出端连接到89C52的P2.3中,作为89C52的数据输入。
2.4 信号处理与控制电路
信号处理与控制采用89C52单片机基本电路。此电路以89C52单片机为核心[3],89C52的具体引脚图如图2.2。
图2 89C52引脚图
AT89C52是51系列单片机的一个型号,它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合[4]。
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