智能温度检测系统的设计
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硬件电路设计主要由控制模块,温度检测模块,液晶显 示模块及越限报警模块组成;系统设计总体框图(见图1)。
图1 温度检测系统框图
2.1 主控制模块
本 文 控 制 芯 片 采 用 ATMEL公 司 生 产 的 51系 列 单 片 机 AT89C51来实现,利用单片机软件编程灵活、自由度大的特 点,力求用软件完善各种控制算法和逻辑控制。本系统选用的 AT89S51芯片时钟可达12MHz, 运算速度快, 控制功能完善。其 内部具有128字节RAM,而且内部含有4KB的FLASH ROM不需要外 扩展存储器,可使系统整体结构更为简单、实用。
开发应用
智能温度检测系统的设计
方景杰 傅成华 唐建国 陈华兵
(四川理工学院自动化与电子信息学院,四川 自贡 643000)
摘 要:针对常规温度测量方法的缺陷,文章介绍了一种数字式智能温度控制器的设计方案。该控制器采用低功耗单片 机MCS80C51进行检测与控制,选用DS18B20数字式传感器对温度进行采样和转换,增强了电路的可靠性,也提高了测温 精度。 关键词:DS18B20;单片机;1602液晶
于设定温度报警值。 2.4 越限报警电路
当数字温度传感器检测到温度高于设定的报警上限或低 于设定的温度报警下限,此时蜂鸣器响。由于单片机I/O输 出电流较小,故本系统在设计时用三极管驱动蜂鸣器。
本温度检测控制系统的电路原理图如图3所示。 3 系统软件设计
本系统的软件设计采用模块化程序,由主程序模块, DS1820温度传感器检测程序模块,蜂鸣器报警程序模块, 1602液晶显示和按键设置子程序模块。本系统的主程序流程 图(见图4),其中Tx是单片机当前从数字传感器获取的温 度,TH和TL是预先设定的温度报警上限值和报警下限值。
数字温度传感器的内部结构图。
2.3 人机界面
本系统仅需要显示当前温度,因此选用字符型液晶模
块RT1602C,它用的点阵图形显示字符,该液晶模块为5V电
压驱动,带背光,可显示两行,每行16个字符。采用标准
的脚接口。其中第3脚为液晶显示器对比度调整端,接正电
源时对比度最弱, 接地时对比度最高, 对比度过高时会产
图4 主程序流程图
其中本文中DS18B20数字温度传感器的温度读写程序
最为关键:部分程序如下所示:
向DS18B20写一个字节数据子程序如下:
ReadOneChar(void)//读一个字节
{
unsigned char i=0;
unsigned char dat=0;
for (i = 8; i > 0;i--)
①设计上认真执行标准,无论从结构,构造以及砼的 选材及配合比等方面要做到切实可行。②要注意进行施工 控制,对选用的原材料进行抽查,确保符合规范标准要 求。③施工中应加强砼养护,特别要加强早期养护,这是 由于早期是砼体积收缩变化最大的阶段,易产生裂缝。
参考文献:(略)
(上接第30页)
dat |= 0x80;
社,2005. [5] 方大千,朱 丽.电子控制装置制作入门[M].北京:国防出版
社,2006.
1 引言 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制, 有
些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。 而传统广泛应用的许多温度控制系统多采用电阻式温度传 感器,其测量精度低,需要A/D转换,电路复杂,离散性 大,温度反应缓慢,本文采用DS18B20型数字式温度传感器 作为温度采集单元和单片机来对它们进行控制,不仅具有 控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高 被控温度的指标。同时随着科技的发展, 温度的实时显示 系统应用也越来越受到关注,本文采用液晶模块1602作为温 度实时显示器件,同时还增加了调节温度报警值按键,成 功实现了人机对话。故本文设计了一种以AT89C52为核心的 温度检测控制系统。该温度检测系统结构简单、测温准确, 成本低, 工作稳定可靠, 具有一定的实际应用价值。 2 系统硬件设计
(2)高强砼的裂缝控制与防治。在设计上,砼配合比 的设计应尽量降低水泥用量,同时掺用活性起细掺合料替 代部分水泥。
在施工上,施工过程要加强管理,严格控制质量;砼 洒水养护时间应适当延长2~3天,尤其是早期养护,在有 条件的情况下,可喷洒养护剂,这样可以有效地防止干缩 裂缝和塑性裂缝出现;在炎热的夏季,更应注意加强砼的 养护。
温度,收缩裂缝从出现到发展,一般均有一段过程, 因此常会在工程竣工交付使用后的一段时间出现。裂缝的 控制与防治从设计与施工两个方面进行。
(1)大体积砼的裂缝控制。在设计方面,可以适当增 加构造钢筋以提高结构的抗裂性能。若能沿砼表面设置细 密的温度钢筋,则可以提高砼表面极限拉伸强度,是砼表 面由温差、收缩引起的应变能力均匀分布,当配筋率为1~ 2%时,收缩可减少30~50%。设计上要避免在新结构断面处 产生应力集中。同时,再砼配合比的设计上要尽量减少水 泥用量,优先选用低中热水泥,尽可能在满足施工工艺的
图2 DS18B20内部结构图
2.2 温度检测模块 DS18B20是由美国DALLAS半导体公司最新推出的一种的
“一线总线”接口的温度传感器。 与传统的热敏电阻等测温元件相比,它是一种新型的
体积小、适用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度 传感器。一线总线结构具有简洁且经济的特点,可使用户 轻松地组建传感器网络,从而为测量系统的构建引入全新 概念,测量温度范围为-55~+125℃ ,精度为正负0.5℃。 现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高 了系统的抗干扰性。它能直接读出被测温度,并且可根据 实际要求通过简单的编程实现9~l2位的数字值读数方式。 它工作在3~5.5V的电压范围,采用多种封装形式,从而使
参考文献: [1] 李光飞,楼然苗.单片机课程设计实例指导[M].北京:北京航空
航天大学出版社,2004. [2] 胡 汉 才 . 单 片 机 原 理 及 系 统 设 计 [M].北京 : 清 华 大 学 出 版
社,2002. [3] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门,提高,开发拓展全
攻略[M].北京:电子工业出版社,2009. [4] 韩广兴.电子元器件与实用电路基础[M].北京:电子工业出版
(3)钢筋砼典型裂缝的一般防治方法。①由于地基不 均匀沉降产生的宽裂缝;合理的在设计时进行建筑物在使 用阶段的沉降计算。②由于气候干燥,初期养护不好,砼 冻胀,大气温度湿度变化产生的裂缝;加强砼在凝结硬化 过程中的自然养护,蓄热养护,采用引气剂使砼内部气泡 均匀分部以及采用预留温度伸缩缝等措施。③对因使用及 环境条件变化而发生的裂缝根据其性质采用不同的防治措 施。 7 结语
要求下降低水灰比,塌落度和砂率。在设计中,使用减水 剂、粉煤灰、膨胀剂等添加剂尤为重要。
在施工方面,严格控制砼原料的质量,特别注意骨料 的含泥量,含泥量增大会大大降低砼的抗拉强度;应注意 振捣,在施工条件允许下可进行二次振捣以提高砼的抗裂 性,同时还能有效的防止塑性裂缝;采用合理的养护措 施,如采用冷却水管进行外蓄内散综合养护措施,实行信 息化自动监控。
生“鬼影”,使用时可以通过一个的电位器调整对比度。
第5脚为读写信号线, 高电平时进行读操作, 低电平时进行
写操作。当RS引脚和RW引脚共同为低电平时可以写人指令
或者显示地址, 当RS引脚为低电平RW引脚为高电平时,可
以读忙信号, 当RS引脚为高电平RW引脚为低电平时可以写
入数据。
作为人机界面的输入部分,本系统选用4个独立按键用
Abstract:In view of the flaw of convention survey methods of temperature,the article introduced one kind of digital intelligence temperature controller design proposal,This controller uses low power monolithic integrated circuit MCS80C51 to carry on the examination and the control,selects the digital sensor DS18B20 to carry on the sampling and the transformation to the temperature,strengthened the reliability of the electric circuit,also increased the precision of the temperature measurement. Key words:DS18B20;Monolithic integrated circuit;LCD1602
收稿日期:2009-05-18 修回日期:2009-06-15
29
中国西部科技 2009年6月(下旬)第08卷第18期总第179期
图3 温度检测系统电路原理图
系统设计灵活、方便,设定分辨率及用户设定的报警温度
存储在EEPROM中,掉电后依然保存。
由于DS18B20是利用DALLAS的单总线控制协议,实现了
砼因流动性不好,或捣实欠佳,火灾砼硬化前有沉缩 或沉箱不足而发生的裂缝。这种裂缝易发生在厚度大的构 件中,在砼浇筑后半小时即可发生。该裂缝呈棱形,深度 通常达到钢筋面。 5 砼早期冻胀引起的裂缝
在一些孔道,如预应力砼构件的孔道,因灌浆不满或 未灌浆而造成水分渗入。当气温降低至零下时,水结冰发 生膨胀而引起构建表面沿孔道方向的冻胀裂缝。 6 早期裂缝的控制与防止措施
利用单线控制信号在总线上进行通信。由于所有的设备通
过漏极开路端(即DS18B20的DQ脚)连在总线上,控制线要
一个上拉电阻(大约5K)。在这一总线系统中,微控制器
(测控系统中的单片机)通过惟一的64位序列码识别和访
问总线上的器件。由于每一设备有惟一的编码,连在一条
总线上可被访问的器件数实际上是无限的。如图2所示是该
Delay(4);
}
return (dat);
}
向DS18B20写一个字节数据子程序如下:
WriteOneChar(unsigned char dat)//写一个字节
{
unsigned char i = 0;
for (i = 8; i > 0; i--)
{
DQ = 0;
DQ = dat&0x01;
Delay(5);
{DQ = 0; // 给脉冲信号
dat >>= 1;
DQ = 1; // 给脉冲信号
if(D百度文库)
(下转第42页)
30
中国西部科技 2009年6月(下旬)第08卷第18期总第179期
以忽略。砼自收缩的大小与水灰比、细掺料的活性、水泥 细度等因素有关。
(2)收缩裂缝的特征。砼收缩裂缝一般从砼表层开始 向深层发展,有时会在砼保护层出现环向裂缝。
DQ = 1;
dat>>=1;
}
}
42
5 结语 该温度检测控制系统采用DS1820对温度进行测量与转
换,并通过MCS80C51系列单片机对温度进行比较,通过液晶 1602实时显示,使温度测量更为精确,同时也为其它场合的 精密温度测量提供了极好的应用借鉴。总之,数字温度传感 器实现了传感器与单片机的完美组合,打破了传统的设计模 式,增强了电路的可靠性,提高了测温精度,且易于实现标度 变换。
砼的干缩裂缝常出现在钢筋砼薄腹梁,有较高、较窄 的横截面的腹壁上,且一般出现在梁中段的腹壁中部,沿 梁垂直方向排列,裂缝中间宽大,两端渐窄,呈“枣核” 形。干缩裂缝最显著的特征是与荷载无关,常在无荷载的 作用下开裂,且裂缝比较稳定。即一旦出现裂缝,若没有 其他影响,裂缝宽度不会再有太大的变化,这一步与温度 裂缝有明显不同。 4 砼沉缩裂缝
图1 温度检测系统框图
2.1 主控制模块
本 文 控 制 芯 片 采 用 ATMEL公 司 生 产 的 51系 列 单 片 机 AT89C51来实现,利用单片机软件编程灵活、自由度大的特 点,力求用软件完善各种控制算法和逻辑控制。本系统选用的 AT89S51芯片时钟可达12MHz, 运算速度快, 控制功能完善。其 内部具有128字节RAM,而且内部含有4KB的FLASH ROM不需要外 扩展存储器,可使系统整体结构更为简单、实用。
开发应用
智能温度检测系统的设计
方景杰 傅成华 唐建国 陈华兵
(四川理工学院自动化与电子信息学院,四川 自贡 643000)
摘 要:针对常规温度测量方法的缺陷,文章介绍了一种数字式智能温度控制器的设计方案。该控制器采用低功耗单片 机MCS80C51进行检测与控制,选用DS18B20数字式传感器对温度进行采样和转换,增强了电路的可靠性,也提高了测温 精度。 关键词:DS18B20;单片机;1602液晶
于设定温度报警值。 2.4 越限报警电路
当数字温度传感器检测到温度高于设定的报警上限或低 于设定的温度报警下限,此时蜂鸣器响。由于单片机I/O输 出电流较小,故本系统在设计时用三极管驱动蜂鸣器。
本温度检测控制系统的电路原理图如图3所示。 3 系统软件设计
本系统的软件设计采用模块化程序,由主程序模块, DS1820温度传感器检测程序模块,蜂鸣器报警程序模块, 1602液晶显示和按键设置子程序模块。本系统的主程序流程 图(见图4),其中Tx是单片机当前从数字传感器获取的温 度,TH和TL是预先设定的温度报警上限值和报警下限值。
数字温度传感器的内部结构图。
2.3 人机界面
本系统仅需要显示当前温度,因此选用字符型液晶模
块RT1602C,它用的点阵图形显示字符,该液晶模块为5V电
压驱动,带背光,可显示两行,每行16个字符。采用标准
的脚接口。其中第3脚为液晶显示器对比度调整端,接正电
源时对比度最弱, 接地时对比度最高, 对比度过高时会产
图4 主程序流程图
其中本文中DS18B20数字温度传感器的温度读写程序
最为关键:部分程序如下所示:
向DS18B20写一个字节数据子程序如下:
ReadOneChar(void)//读一个字节
{
unsigned char i=0;
unsigned char dat=0;
for (i = 8; i > 0;i--)
①设计上认真执行标准,无论从结构,构造以及砼的 选材及配合比等方面要做到切实可行。②要注意进行施工 控制,对选用的原材料进行抽查,确保符合规范标准要 求。③施工中应加强砼养护,特别要加强早期养护,这是 由于早期是砼体积收缩变化最大的阶段,易产生裂缝。
参考文献:(略)
(上接第30页)
dat |= 0x80;
社,2005. [5] 方大千,朱 丽.电子控制装置制作入门[M].北京:国防出版
社,2006.
1 引言 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制, 有
些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。 而传统广泛应用的许多温度控制系统多采用电阻式温度传 感器,其测量精度低,需要A/D转换,电路复杂,离散性 大,温度反应缓慢,本文采用DS18B20型数字式温度传感器 作为温度采集单元和单片机来对它们进行控制,不仅具有 控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高 被控温度的指标。同时随着科技的发展, 温度的实时显示 系统应用也越来越受到关注,本文采用液晶模块1602作为温 度实时显示器件,同时还增加了调节温度报警值按键,成 功实现了人机对话。故本文设计了一种以AT89C52为核心的 温度检测控制系统。该温度检测系统结构简单、测温准确, 成本低, 工作稳定可靠, 具有一定的实际应用价值。 2 系统硬件设计
(2)高强砼的裂缝控制与防治。在设计上,砼配合比 的设计应尽量降低水泥用量,同时掺用活性起细掺合料替 代部分水泥。
在施工上,施工过程要加强管理,严格控制质量;砼 洒水养护时间应适当延长2~3天,尤其是早期养护,在有 条件的情况下,可喷洒养护剂,这样可以有效地防止干缩 裂缝和塑性裂缝出现;在炎热的夏季,更应注意加强砼的 养护。
温度,收缩裂缝从出现到发展,一般均有一段过程, 因此常会在工程竣工交付使用后的一段时间出现。裂缝的 控制与防治从设计与施工两个方面进行。
(1)大体积砼的裂缝控制。在设计方面,可以适当增 加构造钢筋以提高结构的抗裂性能。若能沿砼表面设置细 密的温度钢筋,则可以提高砼表面极限拉伸强度,是砼表 面由温差、收缩引起的应变能力均匀分布,当配筋率为1~ 2%时,收缩可减少30~50%。设计上要避免在新结构断面处 产生应力集中。同时,再砼配合比的设计上要尽量减少水 泥用量,优先选用低中热水泥,尽可能在满足施工工艺的
图2 DS18B20内部结构图
2.2 温度检测模块 DS18B20是由美国DALLAS半导体公司最新推出的一种的
“一线总线”接口的温度传感器。 与传统的热敏电阻等测温元件相比,它是一种新型的
体积小、适用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度 传感器。一线总线结构具有简洁且经济的特点,可使用户 轻松地组建传感器网络,从而为测量系统的构建引入全新 概念,测量温度范围为-55~+125℃ ,精度为正负0.5℃。 现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高 了系统的抗干扰性。它能直接读出被测温度,并且可根据 实际要求通过简单的编程实现9~l2位的数字值读数方式。 它工作在3~5.5V的电压范围,采用多种封装形式,从而使
参考文献: [1] 李光飞,楼然苗.单片机课程设计实例指导[M].北京:北京航空
航天大学出版社,2004. [2] 胡 汉 才 . 单 片 机 原 理 及 系 统 设 计 [M].北京 : 清 华 大 学 出 版
社,2002. [3] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门,提高,开发拓展全
攻略[M].北京:电子工业出版社,2009. [4] 韩广兴.电子元器件与实用电路基础[M].北京:电子工业出版
(3)钢筋砼典型裂缝的一般防治方法。①由于地基不 均匀沉降产生的宽裂缝;合理的在设计时进行建筑物在使 用阶段的沉降计算。②由于气候干燥,初期养护不好,砼 冻胀,大气温度湿度变化产生的裂缝;加强砼在凝结硬化 过程中的自然养护,蓄热养护,采用引气剂使砼内部气泡 均匀分部以及采用预留温度伸缩缝等措施。③对因使用及 环境条件变化而发生的裂缝根据其性质采用不同的防治措 施。 7 结语
要求下降低水灰比,塌落度和砂率。在设计中,使用减水 剂、粉煤灰、膨胀剂等添加剂尤为重要。
在施工方面,严格控制砼原料的质量,特别注意骨料 的含泥量,含泥量增大会大大降低砼的抗拉强度;应注意 振捣,在施工条件允许下可进行二次振捣以提高砼的抗裂 性,同时还能有效的防止塑性裂缝;采用合理的养护措 施,如采用冷却水管进行外蓄内散综合养护措施,实行信 息化自动监控。
生“鬼影”,使用时可以通过一个的电位器调整对比度。
第5脚为读写信号线, 高电平时进行读操作, 低电平时进行
写操作。当RS引脚和RW引脚共同为低电平时可以写人指令
或者显示地址, 当RS引脚为低电平RW引脚为高电平时,可
以读忙信号, 当RS引脚为高电平RW引脚为低电平时可以写
入数据。
作为人机界面的输入部分,本系统选用4个独立按键用
Abstract:In view of the flaw of convention survey methods of temperature,the article introduced one kind of digital intelligence temperature controller design proposal,This controller uses low power monolithic integrated circuit MCS80C51 to carry on the examination and the control,selects the digital sensor DS18B20 to carry on the sampling and the transformation to the temperature,strengthened the reliability of the electric circuit,also increased the precision of the temperature measurement. Key words:DS18B20;Monolithic integrated circuit;LCD1602
收稿日期:2009-05-18 修回日期:2009-06-15
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中国西部科技 2009年6月(下旬)第08卷第18期总第179期
图3 温度检测系统电路原理图
系统设计灵活、方便,设定分辨率及用户设定的报警温度
存储在EEPROM中,掉电后依然保存。
由于DS18B20是利用DALLAS的单总线控制协议,实现了
砼因流动性不好,或捣实欠佳,火灾砼硬化前有沉缩 或沉箱不足而发生的裂缝。这种裂缝易发生在厚度大的构 件中,在砼浇筑后半小时即可发生。该裂缝呈棱形,深度 通常达到钢筋面。 5 砼早期冻胀引起的裂缝
在一些孔道,如预应力砼构件的孔道,因灌浆不满或 未灌浆而造成水分渗入。当气温降低至零下时,水结冰发 生膨胀而引起构建表面沿孔道方向的冻胀裂缝。 6 早期裂缝的控制与防止措施
利用单线控制信号在总线上进行通信。由于所有的设备通
过漏极开路端(即DS18B20的DQ脚)连在总线上,控制线要
一个上拉电阻(大约5K)。在这一总线系统中,微控制器
(测控系统中的单片机)通过惟一的64位序列码识别和访
问总线上的器件。由于每一设备有惟一的编码,连在一条
总线上可被访问的器件数实际上是无限的。如图2所示是该
Delay(4);
}
return (dat);
}
向DS18B20写一个字节数据子程序如下:
WriteOneChar(unsigned char dat)//写一个字节
{
unsigned char i = 0;
for (i = 8; i > 0; i--)
{
DQ = 0;
DQ = dat&0x01;
Delay(5);
{DQ = 0; // 给脉冲信号
dat >>= 1;
DQ = 1; // 给脉冲信号
if(D百度文库)
(下转第42页)
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中国西部科技 2009年6月(下旬)第08卷第18期总第179期
以忽略。砼自收缩的大小与水灰比、细掺料的活性、水泥 细度等因素有关。
(2)收缩裂缝的特征。砼收缩裂缝一般从砼表层开始 向深层发展,有时会在砼保护层出现环向裂缝。
DQ = 1;
dat>>=1;
}
}
42
5 结语 该温度检测控制系统采用DS1820对温度进行测量与转
换,并通过MCS80C51系列单片机对温度进行比较,通过液晶 1602实时显示,使温度测量更为精确,同时也为其它场合的 精密温度测量提供了极好的应用借鉴。总之,数字温度传感 器实现了传感器与单片机的完美组合,打破了传统的设计模 式,增强了电路的可靠性,提高了测温精度,且易于实现标度 变换。
砼的干缩裂缝常出现在钢筋砼薄腹梁,有较高、较窄 的横截面的腹壁上,且一般出现在梁中段的腹壁中部,沿 梁垂直方向排列,裂缝中间宽大,两端渐窄,呈“枣核” 形。干缩裂缝最显著的特征是与荷载无关,常在无荷载的 作用下开裂,且裂缝比较稳定。即一旦出现裂缝,若没有 其他影响,裂缝宽度不会再有太大的变化,这一步与温度 裂缝有明显不同。 4 砼沉缩裂缝