MCS51单片机温度控制系统.doc

自动温度控制系统使用卡和温度传感器加外电路，测量和显示外部温度变化，并控制风扇和加热丝进行相关操作 Abstract: The system is based on the program designing environment of LabVIEW . It contains the data collecting card, the temperature sensor and the outside circuit, to measure the outside temperature changing and demonstrating it. Then the computer controls an electric fan or a heating wire to keep the temperature within a certain range. Key words: temperature autocontrol, LabVIEW , fan, heating wire 1．系统设计 1．1 系统总体设计方案 设计框图如下所示： 图1 系统总体设计框图 1．2 单元电路方案的论证与选择 硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。 1．2．1 温度信号采集电路的论证与选择 方案一：采用温度传感器DS18B20 美国DALLAS公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18820,便于多点测量且易于扩展。 DS 18 B2 0的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故我们没有选用此方案。 方案二：采用温敏元件 本系统中我们采用MF58型高精度负温度系数热敏电阻器及其外围电路，组成温度信号采集电路。相比较方案一，方案二后续电路较复杂，且需进行温度标定，但由于此方案能够较好的体现物理思想，通过实验标定温度，可以使我们更好的理解模拟信号与数字信号的转化，故我们采用了此方案。 MF58型高精度负温度系数热敏电阻器有许多优点：稳定性好，可靠性高；阻值范围宽：0.1-1000K ；阻值精度高；由于玻璃封装，可在高温和高温等恶劣环境下使用；体积小、重量轻、结构坚固，便于自动化安装（在印制线路板上）；热感应速度快、灵敏度高。故我们采用此温敏元件。 1．2．2 温度控制接口电路的论证与选择 我们采用频压转化电路将频率信号转化成电压信号，进而控制加热与降温电路工作。选用集成式频率／电压转换器LM2907，配以外加电路，能将经PC机处理后输出的频率信号转换为直流电压信号，电压信号控制继电器（相当于开关）工作从而使电路联通，电风扇或加热丝工作。 在一定范围内，LM2907的频率和电压转换可成线性关系，可以实现电热丝加热功率和风扇转速的连续可调。由于技术原因，我们未能实现这项功能，预留此项功能，可以作为功能扩展。 1．2．3 加热与降温电路的论证与选择 方案一：加热功率与风扇转速的连续可调 由数据选择器与两片LM2907（后接功率放大电路）分别连接加热和降温电路，实现加热功率与风扇转速的连续可调，如1.2.2所述。原理图如下： 图2 加热功率与风扇转速的连续可调电路原理图 方案二：采用电热丝加热，风扇降温 由继电器作为开关，控制加热丝和电风扇的电路联通，并有单独的电路为其供电，实现“电器隔离”。 1．3 软件设计 本实验中我们选用LabVIEW编程平台，不仅由于LabVIEW本身具有很明显的优势，更重要的是通过在实验中对它的应用，可以使我们接触到更前沿的技术，与时俱进。 1.3.1 labVIEW介绍 在实验中，我们不断加深对 LabVIEW 的认识。 LabVIEW是一个基于G（Graphic）语言的图形编程开发环境，在工业界和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言，对于科学研究和工程应用来说是很理想的语言。它含有种类丰富的函数库，科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。LabVIEW编程语言最主要的两个特点是图形化编程和数据流驱动： 图形化编程 LabVIEW与Visual?C++、Visual?Basic、LabWindows/CVI等编程语言不同，后几种都是基于文本的语言，而LabVIEW则是使用图形化程序设计语言G语言，用