水温控制原理图

A8 A7 A6 A5 A B C
K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8
VCC
DIR 119
11 12 13
B7 B6
DS?
3 5
dp g
10
f
1
e
2
d
4
c
7
b
11
a
LDE-4
DS?
3 5
dp g
10
f
当 Au = 100 ,R1 = 0.98KΩ,Rf = 96KΩ; 当 Au = 50 ,R1 = 0.97KΩ,Rf = 47.3KΩ;
1.A/D 转换部分
P 1.1
P 3.7 P 3.5 P 3.3 P 3.1
P 2.5
1
P 3.6 P 3.4 P 3.2 P 3.0
2
P 2.4 U?A
7 4LS0 4
INHI INLO C OMMON
INT A2 B UF B EF OUT VS END R UN B UF OS OSC EL OSC OUT OSC IN MODE
ICL7 10 9
U?A 7 4LS0 4
40 39
+5V
C?
38
37
36
C AP
35
34
C3
33
0 .01 UF
32
C5
31
C4 0 .8UF
方案二：采用两个 OP07 组成放大 100 或 50 倍电路。
Ein
信号输入
R1
9 80 Ω I bias
＋1 5V
7
2
－
U1
OP0 7
6
3
＋
4
－1 5V
Rf
可调电阻
＋1 5V
7
R2
2
－
U2
3 KΩ
OP0 7
R3 1 0KΩ
3
＋
4
R4 1 00 Ω
－1 5V
Eou t
6 放大信号输出
其中放大倍数 Au = Eout／ Ein Eout = －Ein×Rf／R1 ＋ Ibias×Rf
2
U?
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
GND S TATUS R OL OR B 12 B 11 B 10 B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 TES T LBEM HBEM C /L
V+ R EF INR EF CAR EF CA+ R EF IM+
30
0 .4UF
29
R 10
28 27
-5 V
26 25
+5V
24
2 00 K R?
R ES 2
23
22
21
R7 1M
6M C RYSTAL
1
P 2.6
RW1 1 00 K +12 V
VOUT
图2
VCC
C? 1 0UF
+
小信号 _
U2
GND VIN
AD7 80 Vou t
1 13
C2 C ? 0 .1UF 1 0UF
+5V
IN+ R2 R ES 2 OUT+
R4 R ES 2
IN-
+5V
C2 1 00 UF
C1 0 .15 UF
R1 2 2K
R2 1 5K
OUT-
AD7 71 5
AVDD DVDD
P14
S MC LK
DIN
P12
AIN(+)
AIN(-)
DOUT
P11
AGND
DRDY
P13
DGND
MCLK IN
REF IN(+)
AVcc
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
DVcc P6.3 /A3 P6.4 /A4 P6.5 /A5 P6.6 /A6/DAC0 P6.7 /A7/DAC1 /SVSIN VREF+ XIN XOUT/ TCLK VeR EF + VREF- /Ve REF P1.0 /TACLK P1.1 /TA0 P1.2 /TA1 P1.3 /TA2 P1.4 /SMCLK
6.系统报警单元
R? P 1.4
1 00
VCC U? B UZZER
Q? P NP
图7 当温度低于或高出给定的温度值后，蜂鸣器报警。
7.键盘与显示器的借口部分
1 2 3 4 5 6 7 8 190 11 12 13 14
D00 D01 D02 D03 D04 D05 D06 D07 CS7
RD WR AP38.2
C S7 RD WR A0
ALE
U?A 7 4LS0 4
8 2C79
27 26 25 24 12 13 14 15 16 17 18 19
4 22 10 11 21
A4 A3 A2 A1
OUTA0 OUTA1 OUTA2 OUTA3 DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 IR Q CS RD WR A0
P1.5/TA0
MSP43 0F15 5IPM
25 P3.2/SOMI 0 26
21 P32.15/SRIosMcO0/SDA
18 P2.4/CA1/TA2
17 P2.3/CA0/TA1
32
31
30
29
27 28
23 24
22
20
19
RS
图4
4.执行部分
U? 4 N2 5 P5.4
GND
+5V R? 2 00 R? 2 00
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
15 14 13 12 11 10 9 7
7 4LS1 38
U?
K11 2 K12 3
4 5 6 7 8 9
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7
18 17 16 15 14 13 12 11
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
的十位，KEY14 键用于输入温度值的各位，按下 KEY15 表示系统开始测温。 J1 C ON4
1 2 3 4
S1 R1
升温
1 0K
S2 R2
VCC
降温
1 0K
S3 R3
启动
1 0K
S4 R4
结束
1 0K
方案二：采用 4 个按键，分别控制升温、降温、开始测温、系统退出温控，接口 简单、相比 4*4 矩阵键盘节约了 4 个 I/O 口。 根据 54 单片机的外围 28 个 I/O 管脚，我们决定使用方案二，以节约更多 I/O 口 用以扩展功能。
MCLK OUT
REF IN(-)
R3 R ES 2
+5V
R5 1 5K
J?
P10 P11 P12 P13 P14
1 2 3 4 5
C ON5
Y1 2 .45 76 M
C1 2 0PF
C2
2 0PF
REF I N+ P10 CS RESET
方案二：采用 TLC2543 转换精度为 12 位的 AD 转换芯片，接口简单，输入电压 范围大。其与单片机的接口如下
3 9
C LK R ES ET
U1
P 3.2
OUTB0 OUTB1 OUTB2 OUTB3
BD S L0 S L1 S L2 S L3 R L0 R L1 R L2 R L3 R L4 R L5 R L6 R L7 VSS S HIF T C NTL/ S
31 30 29 28 23 32 33 34 35 38 39 1 2 5 6 7 8 20 36 37
VCC EOC I/O CLOCK DATA INPUT DATA OUTPUT CS
REF ﹢ R EF ﹣
AIN10 AIN9
U2
EOC I/O CLOCK DATA INPUT DATA OUTPUT
CS
1 2 3 4 5
C ON5
3.液晶接口部分
本单元实现对温度的实时显示功能，主要用来显示时间、温度。液晶显示 我们采用 12864，不仅因为界面友好，而且能减少单片机的 I/O 接口。
MSP43 0F15 7IPM?
49
50
51
52
53
55 54
58
59
60
62 61
64 63
TMS 56
P5P.55./X6S/TX2AMTOCCT2LILUDINKKT
TDO/TTCDKI 57
P5.7/TBoutH/RSSVPT6S./0ON/UAMTI0
P6.D2/VAss2 P6.A1/VAss1
EN R /W
EN R /W
RS
1 28 64
1 2 3 4 5 6
HEADER 6
VDD VSS
P3.4/UTXD0
PPP332...307///STUTACE0L0K0/SCL
PP221..216//TCAAADI1OCN1U2CTLC/LTKKA/0DMAE0
PP21..07//TAAC2LK
1 2K
+12 V
7
U3
3
LM3 105
6
2
VOUT
8
1
4
-1 2V
R w3 +12 V
2 0k
图1
➢ 传感器部分
传感器 LM35 的使用电路非常简单，只需将其电源、地端与供电源相连， 将触点置于被测点处，而将输出端与放大电路的输入端相连就可以了。
➢ 放大部分
由于传感器输出的电压为豪伏级。若用此电压直接进行 A/D 转换，则精度 不高。本单元采用超低温票移高精度远算放大器 OP07 将电压放大，便于进行 A/D 转换。由于传感器输出为 10mv/℃，则 100℃时对应 1000mv，又由于 ICL7109， 当输入为 4.096，输出为满量程，若放大器的增益倍数定为 4.096，则便于编程处 理。 因为增益倍数 A=∪o/∪i=(R1+Rf)/R1,其中 Rf 为反馈电阻，由于取 A=4.096,若取 R1=1kΩ,则 Rf=3096Ω，可采用可调电阻 Rw1 代替。
设置红、黄、绿光报警，绿光表示正常工作，红光表 示高温报警，黄光表示低温报警。 测温电路部分：
R2 C11 00 K 1 UF
R1 1K
LM3 5
1 2 3 4
Vou t VSS
NC
NC
NC
NC
GND NC
8 7 6 5
U1
+12 V
8Baidu Nhomakorabea
1
7
U2
3
OP0 7
6
2
5
4
-1 2V
1 0K
R w1
+5V
R w2 +12 V
5.键盘控制部分
P 3.0
P 3.1
P 3.2
P 3.3
P 3.4 P 3.5
P 3.6 P 3.7
S1 0
S W- PB
S?
Text
4
S W- PB
S? 8
S W- PB
S?
退出温控
S W- PB
S1 1
S W- PB
S4 5
S W- PB
S7 9
S W- PB
S 10
输入温度值的十位
S W- PB
ALE
VCC
J?
1 2
C ON2
J? C ON14
K11
S15
K8
S W- PB
S13
K7
S W- PB
S11
K6
S W- PB
S9
K5
S W- PB
S7
K4
S W- PB
S5
K3
S W- PB
S3
K2
S W- PB
S1
K1
S W- PB
U?
A1 B2 C3
A B C
VCC
4 5 6
E1 E2 E3
19 1
E DIR
VCC
7 4LS2 45
S16 K8 K12 S W- PB
S14 K7 S W- PB
S12 K6 S W- PB
S10 K5 S W- PB
S8
K4
S W- PB
S6
K3
S W- PB
S4
K2
S W- PB
S2
K1
S W- PB
2
1
D00 D01 D02 D03 D04 D05 D06 D07
AGND
C4
C3 0 .1UF
0 .1UF
AD7 71 5
AVDD DVDD
AIN(+) AIN(-)
S MC LK DIN
DOUT
AGND
DRDY
DGND
MCLK IN
R EF IN(+)
MCLK OUT
R EF IN(-)
CS RESET
U1 DGND
VCC
Y? 2 .45 76 M
图3
A/D 转换的作用是把代表一定电压的模拟量转换成代表一定温度的数字 量。采用 12 位的 A/D-ICL7109，其满量程值 0FFFH 代表 100℃，则 1LSB 代表 0.025℃，满足了显示部分温度分辨率为 0.1℃的要求。
U3 C ON3
U4 C ON2
1 2
3
2
1
﹢1 5V REF -
+15 V
REF +
VCC
模拟量输入
AIN0 AIN1 AIN2 AIN3 AIN4 AIN5 AIN6 AIN7 AIN8 GND
U1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TLC25 43
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
GND
VT1 9 01 2
AC/20 0V
SOLIDRELAY
RL 1 00 0W
图5
本单元由光隔（4N25）、放大（9012）驱动固态继电器组成。其中 4N25 的 作用是将单片机系统与继电器环路隔离开，避免在继电器开断过程中的干扰信号 影响单片机的远行；9012 的作用是将控制信号的功率增大，使之有能力开启或 关断继电器，从而控制电炉的通断以实现水温控制。
P5.4 /MCLK P5.3 P5.2 P5.1 P5.0
P4.7 /TBCLK P4.6 P4.5 P4.4 P4.3
P4.2 /TB2 P4.1 /TB1 P4.0 /TB0
P3.7 P3.6 P3.5 /URXD0
48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33
S2 2
S W- PB
S5 6
S W- PB
S8
输入温度
S W- PB
S 11
输入个位
S W- PB
S3 3
S W- PB
S6 7
S W- PB
S9
恢复室温
S W- PB
S 12
开始测温
S W- PB
图6
方案一：键盘采用 4×4 键盘，KEY1~10 显示 0~9 十个数字，用以输入温度 数值，KEY11 用以输入温度，KEY12 退出温度控制系统，按下 KEY13 输入温度值