基于C8051F040單片機(jī)的溫度遙測(cè)遙控系統(tǒng)
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0 引言
溫度遙控遙測(cè)是遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量與控制，特別適合那些環(huán)境惡劣，測(cè)量人員不容易接近的場(chǎng)合，近年來在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。根據(jù)遙控遙測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了對(duì)水溫遙控遙測(cè)的設(shè)計(jì)方案。
1 總體方案設(shè)計(jì)
溫度遙控遙測(cè)系統(tǒng)主要由微處理器系統(tǒng)、測(cè)溫模塊、加熱模塊、通信模塊、液位模塊以及上位機(jī)軟件等組成。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。
測(cè)溫模塊測(cè)量液體溫度后，把溫度數(shù)值發(fā)送給微處理器，當(dāng)溫度變化達(dá)到一定值后，加熱模塊開始加熱，首先可以在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，加熱到設(shè)定的溫度并穩(wěn)定在該溫度一段時(shí)間。系統(tǒng)還可以按照設(shè)計(jì)好的各溫度節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分段折線加熱，精度很高。測(cè)液位模塊實(shí)時(shí)測(cè)量液體液位，并傳給微處理器。系統(tǒng)通過兩個(gè)通信模塊實(shí)現(xiàn)遙測(cè)遙控，上位機(jī)設(shè)好溫度參數(shù)后，通過通信模塊傳給遠(yuǎn)處的微處理器，微處理器按照上位機(jī)設(shè)定好的溫度控制加熱模塊進(jìn)行加熱，同時(shí)微處理器把液體溫度和液位高度通過通信模塊傳給上位機(jī)軟件，通過上位機(jī)軟件界面可以實(shí)時(shí)顯示和監(jiān)測(cè)液體溫度和高度。顯示模塊把系統(tǒng)的溫度、高度等各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在液晶屏幕上。
程序采用PID算法，建立比例、積分、微分?jǐn)?shù)學(xué)模型，控制TCA785移相觸發(fā)器正負(fù)觸發(fā)可控硅BAT-20對(duì)受熱物質(zhì)加熱。移相觸發(fā)雙向可控硅調(diào)壓精準(zhǔn)，無級(jí)調(diào)壓，較好地融合了超調(diào)和加熱時(shí)間之間的矛盾；遙感遙測(cè)使用PTR-2000與上位機(jī)通信，在0到100℃范圍內(nèi)可任意設(shè)定、控制水溫。PTR- 2000通信距離遠(yuǎn)，準(zhǔn)確率高，PC機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示溫度曲線，溫度、液位上下限設(shè)定。并具有溫度曲線采樣率設(shè)定、溫度曲線打印功能。
2 硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件主要由C8051F040單片機(jī)最小系統(tǒng)、PTR2000無線通信模塊、TCA785移相調(diào)壓控制模塊、Ptl00測(cè)溫模塊、WDK505測(cè)液位模塊等組成。
2．1 C8051F040單片機(jī)最小系統(tǒng)
最小系統(tǒng)以單片機(jī)C8051F04O為核心，包括晶體振蕩電路、復(fù)位電路、抗干擾電路、電壓基準(zhǔn)電路和電源部分。C805lF040單片機(jī)是美國(guó) Cygnal公司生產(chǎn)的完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯SoC。它具有64kB Flash、4352BRAM、CAN控制器2．0、兩個(gè)串行接口、5個(gè)16位定時(shí)器、12位A／D轉(zhuǎn)換器、8位A／D轉(zhuǎn)換器及12位D／A轉(zhuǎn)換器等，它內(nèi)部還帶有JTAG接口，使調(diào)試變得非常方便。
2．2 PTR2000無線通信模塊
該器件將接收和發(fā)射合接為一體，工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段433MHz；采用FSK調(diào)制／解調(diào)，可直接進(jìn)入數(shù)據(jù)輸入／輸出，抗干擾能力強(qiáng)。該模板塊在內(nèi)部集成了高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制／解調(diào)、參量放大、功率放大、頻道切換等功能。通信距離可以滿足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)電路中將PTR2000的一部分通過MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后與計(jì)算機(jī)串口連接，另一部分與最小系統(tǒng)連接。
2. 3 TCA 785移相調(diào)壓控制模塊
加熱模塊采用移相觸發(fā)集成觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。觸發(fā)器TCA785過零點(diǎn)的識(shí)別能力高，移相范圍更寬，輸出脈沖的整齊度更好，可使受控元件在0V到220V無級(jí)改變，常用于對(duì)精度要求高，受控環(huán)境惡劣的條件下。移相觸發(fā)是通過改變電壓調(diào)節(jié)導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，負(fù)載兩端的電壓及平均功率是隨移相觸發(fā)角的變化而變化的。在可控硅的每個(gè)正或負(fù)的周期中都有保持通、斷的部分，即輸出連續(xù)可調(diào)，能適應(yīng)各種性質(zhì)的負(fù)載。本系統(tǒng)為加熱單元設(shè)置了總控開關(guān)，上位機(jī)可直接控制開關(guān)的通斷，用燈泡顯示開關(guān)狀態(tài)。其控制原理圖見圖2。
2．4 Ptl00測(cè)溫模塊
Ptl00溫度傳感器為正溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器，具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。鉑熱電阻的線性較好，在0到100℃之間變化時(shí)，最大非線性偏差小于0．5℃。鉑熱電阻阻值與溫度關(guān)系為：
式中，A=0．00390802；B=-0．000000580；其阻值表達(dá)式可近似簡(jiǎn)化為：Rpt00=100×(1+At)，當(dāng)溫度變化 1℃，Ptl00阻值近似變化0．39 Ω。
2．5 WDK505測(cè)液位模塊
采用WDK505壓力變送器測(cè)量液位。該儀器具有防結(jié)露、防雷擊設(shè)計(jì)，抗干擾能力強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。芯片置于全不銹鋼殼體內(nèi)堅(jiān)固密封，可靠性好，精度高。
下載文檔在實(shí)際的單片機(jī)控制系統(tǒng)中，有時(shí)候會(huì)使用數(shù)字邏輯芯片對(duì)單片機(jī)和受控元件進(jìn)行隔離，以保護(hù)單片機(jī)，或者令單片機(jī)更好地對(duì)后級(jí)進(jìn)行控制。
關(guān)鍵字： 單片機(jī) 數(shù)字邏輯芯片 受控元件大家好，我是小舒，今天我?guī)砹艘粋€(gè)開源項(xiàng)目。學(xué)習(xí)單片機(jī)的小伙伴，對(duì)J-link一定不會(huì)陌生。J-link可以使用JATA和SWD接口進(jìn)行在線Debug和程序的燒錄，曾經(jīng)一段時(shí)間，某寶上J-Link鋪天蓋地，各種各樣，價(jià)格...
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