电子锁的设计_百度文库

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  (9)支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现多点测温。

  采用数字温度传感器DS18B20,因其内部集成了A/D转换器,使得电路结构更加简单,而且减少了温度测量转换时的精度损失,使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信,大大减少了接线的麻烦,使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化,更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接,故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头,探入到狭小的地方,增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。

  方案一:采用数字逻辑电路。本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、声音提示多个功能模块。系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂,用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难,需要用中大规模的可编程逻辑电路。这样,系统复杂且难以实现。因此,本设计并未采用这种方案。

  方案二:采用单片机作为整个控制系统的核心。鉴于市场上常见的51系列8位单片机的售价比较低廉,本设计采用了AT89S52单片机系统。具体方案如下:首先,利用单片机多中断源的协调处理能力,利用中断动态扫描控制显示电路,用单片机I/O口控制外部继电器以及提示电路。

  如下图所示,DS18B20的内部存储器包括一个高速暂存(便笺式)RAM和一个非易失性EEPROM(高温触发器TH、低温触发器TL和配置寄存器)。暂存存储机制有利于在单线通信时确保数据的完整性。数据通常首先写入暂存存储器,在那里它可以被读回。当数据被校验后,复制暂存存储器的命令把数据传送到非易失性EEPROM。这一过程确保了更改存储器时数据的完整性。同时非易失性EEPROM也保证了TH、TL与配置寄存器内容的掉电不丢失,器件每一次上电时这三个字节的内容被重置到高速暂存RAM对应的空间。

  由上表可见,设定的分辨率越高,所需要的温度数据转换时间就越长。本系统中对于各DS18B20的配置寄存器都没有进行修改,即采用其出厂时的配置,使得采集到的温度值分辨率可达到12bit。

  由比较可知,选用方案二相对比较便宜的DS18B20更好,能提高A/ D转换精度的同时确保信号完整性,较少开发难度。

  系统中温度测试点的数据采集由Dallas公司的单总线小体积封装形式;温度测量范围为-55℃~+125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。

  其中配置寄存器的结构如上图,R1和R0用于确定温度值的数字转换分辨率,DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。如下表所示(DS18B20出厂时被设置为12位)。

  方案三可编程分辨率一线是由美国DALLAS公司提供的一种单总线系统的数字温度传感器,它可提供二进制9位温度信息,分辨率为0.5℃,可在- 55~125℃的范围内测量温度。从中央处理器到DS18B20仅需连接一条信号线和地线,其指令信息和数据信息都经过单总线完成读、写和温度变换所需的电源可以由数据线本身提供,也可以由外部供给。并且,每个DS18B20有唯一的系列号,因此同一条单总线 ,构成主从结构的多点测温传感器网络。此特性可普遍应用在包括环境监测、建筑物和设备内的温度场测量,以及过程监视和控制中的温度检测中。

  温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域,如家电、汽车、材料、电力电子等,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同,在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用,但由于继电器动作频繁,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。

  1、测温范围在0℃~90℃,选择合适的温度传感器检测温度信号,经测量电路送入单片机;

  2、设定30℃为下限温度,60℃为上限温度,当温度低于30℃时,用电阻丝加热,当温度高于60℃时,电阻丝;

  AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

  (10)电源极性接反时,DS18B20不会因发热而烧毁,但不能正常工作。

  DS18B20采用3引脚TO-92小体积封装,其内部结构如下图所示,主要由4部分组成:64位ROM序列码、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

  ROM中的64位序列码是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列码均不相同。如下图所示,64位光刻ROM的排列是:开始8位是单线产品系列编码(比如DS18B20的编码是28h,DS1820的编码是10h,DS2438的编码是26h),同一型号的单总线器件的编码相同。接着的48位是该DS18B20唯一的序列号,最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8X5X41)。单总线器件的序列号唯一性特点,保证了在一根总线上可以挂接多个单总线器件的实现。

  热电偶传感器具有价廉、精度高、构造简单、测量范围宽(通常从- 50~1600℃)及反应快速的优点。热电偶传感器输出的电压信号较为微弱(只有几毫伏到几十毫伏) ,因此在进行A/ D转换之前必须进行信号调理,由高放大倍数的电路将它放大到A/ D转换器通常所要求的伏特级电平。一般采用热电偶调理模板或调理模块来完成这项工作最为便捷,而自行设计、制作仪表放大器则较为繁琐且较难保证精度。

  如下图所示此温度控制系统先是温度感应原件进行温度采集,A/D转换后送入到单片机然后显示输出和智能温度报警,如果需要修改温度参数或者是查看设置和其他功能,则由键盘控制电路输入。

  设计工业温度控制系统,应可实现实时温度检测,近程和远程数据传输,液晶显示,键盘控制电路,可设定监控温度上下限,过限报警电路,过压保护,可持续工作,掉电复位,具有高可靠性和低生产成本,低功耗,高精度等特性。

  ADI公司新近推出的AD7314是一种采用8引脚μSOIC封装的完整温度监测系统。它包含一个带隙式温度传感器和10位模数转换器(ADC),具有温度监测的能力,其数字化温度读数分辨率为0.25℃。AD7314带有一个与SPI,QSPI和MICRO-WIRETM协议兼容的灵活串行接口,允许它与数字信号处理器(DSP)和大多数微控制器方便地连接。它具有低的电源电流特性,这使其适合各种应用,包括个人计算机、办公设备和消费类电子。它的另一个特点是包含一个内部温度传感器,在-35℃~+85℃温度范围内测量精度为±2℃,电源电压范围为2.65V~2.9V,并且采用小外形8引脚μSOIC封装。另外,它还具有待机工作方式的特点,可将功耗电流进一步降低到最大值为1μA。AD7314非常适合那些低功耗、低电压是主要考虑因素的便携式和电池供电的应用场合。这些应用包括移动电话、消费类电子、个人计算机和过程控制设备。缺点是价格比较昂贵。

  当DS18B20接收到温度转换命令后,开始启动转换。转换完成后的温度值以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第0,1字节。主机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后,数据格式以0.0625℃/LSB形式表示。

  为适应系统的模块化设计,本系统控制芯片采用了intel公司的51系列高性能单片机,为了满足大内存,高速率和通用性等要求,选择了AT89S52单片机。

  (4)可用数据线℃~125℃,在-10℃~85℃范围内精度为±0.5℃,分辨率0.0625℃。等效的华氏温度范围是-67°F~257°F;

  最早的也是最简单的实现对温度的监测是采用人工的方式,这种方式不仅效率低,劳动时间长,而且会由于抽样的不具代表性使得监测结果失去其原有的意义。该方式还有一个弊端——其应用场所有很大的局限性,提取存有炸药等危险品的仓库温度数据的工作人员还要承担一定的风险。

  后来随着电子技术的出现与进步,科研人员开始采用温度传感器代替原始的温度计,开发出了以单片机为核心的监测系统,并佐以接口芯片将结果显示在LED数码显示管上,单片机可直接控制打印监测数据。这种方式在很大程度上提高了工作效率,并扩展了应用范围。

  高速暂存存储器是按9个8位字节存储器来组织的。其中第0、1个字节为只读型字节,分别包含测得温度信息的低位和高位字节,第2和第3个字节是TH和TL的易失性拷贝,在每一次上电复位时被刷新。如果在使用DS18B20的过程中不对其施加告警搜索命令,则第2和第3个字节可用作通用用户存储器,在本系统中即作为通用存储器使用,定义这两个字节存储该温度传感器在系统中的序号,为每个温度传感器分配的序号在系统中是唯一的。第4个字节为配置寄存器,接着的三个字节为器件内部使用而保留,不可对其施加写命令。第8个字节为只读型字节,它是前面所8个字节的循环冗余校验字节(CRC)。