《水温加热控制系统》PPT课件.ppt

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1、水水水水温温温温加加加加热热热热控控控控制制制制系系系系统统统统指指导导教教师师：刘刘高高锁锁 设计组长：路凯淇组员：田柳 章诗语 徐术伟 管梓钰 班级：L102401系别：机电系1 本系统采用本系统采用以单片机（以单片机（Atmega16Atmega16）为核心的定时控）为核心的定时控 制，实现水温从室温到制，实现水温从室温到100100之间任意设定温度的之间任意设定温度的 恒温控制，并能把实时温度和设定温度，实时时间恒温控制，并能把实时温度和设定温度，实时时间 和设定时间显示出来。和设定时间显示出来。1.从键盘设定加热温度，启动系统；从键盘设定加热温度，启动系统；2.系统能显示规定的加热温

2、度；系统能显示规定的加热温度；3.系统能够检测到实时温度并同步显示。系统能够检测到实时温度并同步显示。v1.恒温控制系统的基本控制原理与系统构成恒温控制系统的基本控制原理与系统构成v2.了解学习了解学习DS18B20的使用方法及其工作原的使用方法及其工作原 理理,编程调试编程调试DS18B20。v 3.键盘的基本应用知识键盘的基本应用知识 根据项目基本要求，设计任务主要完成对壶内根据项目基本要求，设计任务主要完成对壶内的水温进行控制，在加热的过程当中对有关的数据进的水温进行控制，在加热的过程当中对有关的数据进行处理显示。所以我们采用了行处理显示。所以我们采用了DS18B20DS18B20温度传

3、感器和温度传感器和BC7281,BC7281,采用采用DS18B20DS18B20温度传感器是因为测温度传感器是因为测量精度高量精度高,能把测到的数据直接传送给单片机而不需能把测到的数据直接传送给单片机而不需要传送装置，要传送装置，BC7281BC7281可以实现键盘控制可以实现键盘控制.显示温度 单片机键盘控制DS18B20温度传感器输入温度总体方案简图Atmega16单片机 可控硅BC7281 DS18b20 4123【Atmega16Atmega16单片机】单片机】（1 1）ATmega16 ATmega16的概述的概述 ATmega16 ATmega16是基于增强的是基于增强的AVR

4、RISCAVR RISC结构的低功耗结构的低功耗8 8 位位CMOSCMOS微控制器。微控制器。ATmega16 AVR ATmega16 AVR 内核具有丰富的指令集和内核具有丰富的指令集和32 32 个通用工作寄存器。个通用工作寄存器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 ATmega16 的数据吞吐率高达的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz1 MIPS/MHz，从而可以减缓系，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。统在功耗和处理速度之间的矛盾。所有的寄存器都直接与运算逻单元所有的寄存器都直接与运算逻单元(ALU

5、)(ALU)相连接，使相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC CISC 微控制器最高至微控制器最高至10 10 倍的数据吞吐率。倍的数据吞吐率。可控硅可控硅（1 1）概述）概述 可控硅是可控硅整流原件的简称，是一种具有可控硅是可控硅整流原件的简称，是一种具有3 3个个PNPN结的四层结构的结的四层结构的大功率半导体器件，一般由两晶闸管反向连接而成。大功率半导体器件，一般由两晶闸管反向连接而成。（2 2）可控硅的主要功

6、用）可控硅的主要功用 1.1.可控整流可控整流 普通可控硅最基本的用途就是可控整流，大家熟悉的二极管可控普通可控硅最基本的用途就是可控整流，大家熟悉的二极管可控整流电路，属于不可控整流电路。整流电路，属于不可控整流电路。2.2.无触电开关无触电开关 可控硅一个关键用途在于无触点开关。在自动化设备当中，用无可控硅一个关键用途在于无触点开关。在自动化设备当中，用无触点开关代替通用继电器已被逐步应用，其显著特点是，无噪音、寿触点开关代替通用继电器已被逐步应用，其显著特点是，无噪音、寿命长。命长。可控硅和其他半导体器件一样，有体积小、效率高、稳定性可控硅和其他半导体器件一样，有体积小、效率高、稳定性好

7、、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业。交通运输、军事科研以进入了强电领域，成为工业、农业。交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。至商业、民用电器等方面争相采用的元件。【DS18B20DS18B20温度传感器温度传感器】1 1）DS18B20DS18B20概述概述 DS18B20 DS18B20 是是DallasDallas半导体公司推出的单线数字式测温芯片，半导体公司推出的单线数字式测温芯片，它的体积小适用电压更宽。他能实现采集温度数据，并将数据直它的体积小适用电压更宽。他能实现

8、采集温度数据，并将数据直接转换接转换 成数字量输出。成数字量输出。DS18B20DS18B20的管脚排列如下：的管脚排列如下：（2 2）DS18B20DS18B20的内部结构的内部结构 DS18B20DS18B20内部结构主要由四部分组成：内部结构主要由四部分组成：6464位光刻位光刻ROMROM、温、温度传感器、非挥发的温度报警触发器度传感器、非挥发的温度报警触发器THTH和和TLTL、配置寄存器。、配置寄存器。1.1.光刻光刻ROMROM中的中的6464位序列号是出厂前被光刻好的，它位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该可以看作是该DS18B20DS18B20的地址序列码。光刻的地址序

9、列码。光刻ROMROM的作用是使的作用是使每一个每一个DS18B20DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个接多个DS18B20DS18B20的目的。的目的。2.DS18B20 2.DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以中的温度传感器可完成对温度的测量，以1212位转化为例，以位转化为例，以1616位符号扩展的二进制补码读数形式提位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以供，以0.0625/LSB0.0625/LSB形式表达，其中形式表达，其中S S 为符号位。为符号位。这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比

10、特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。3.DS18B20温度传感器的存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL的结构寄存器。.配置寄存器 低五位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置成0，（用户不要去改动）。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示，（DS

11、18B20出厂时被设置为12位）该字节各位的意义完成温度转换及复位完成温度转换及复位 根据根据DS18B20DS18B20的通讯协议，主机控制的通讯协议，主机控制DS18B20DS18B20完成温度转换必完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20DS18B20进行复位，进行复位，复位成功之后发送一条复位成功之后发送一条ROMROM指令，最后发送指令，最后发送RAMRAM指令，这样才指令，这样才能对能对DS18B20DS18B20进行预定操作。进行预定操作。复位要求主复位要求主CPUCPU将数据线下拉将数据线下拉500500微秒，然后释放

12、，微秒，然后释放，DS18B20DS18B20收到信号后等待收到信号后等待16601660微秒左右，后发出微秒左右，后发出6024060240微微秒的存在低脉冲，主秒的存在低脉冲，主CPUCPU收到此信号表示复位成功。收到此信号表示复位成功。程序#include#include#include#includeBC7281.h#define port PORTA /定义A口为port#define ddrt DDRA /定义ddrt#define D0 0 x20 /定义D0#define pin PINA /定义PINunsigned int temprter;temprter1;/*/*函数

13、名称:init_1820()*/*功 能:复位18B20 */*参 数:无 */*返回值 :无 */*/vvoid init_1820(void)vvddrt|=D0;/设置端口输出设置端口输出vport|=D0;/输出一个脉冲输出一个脉冲vport&=D0;vdelay_nus(600);/延时延时480us以上以上vport|=D0;/输出一个脉冲输出一个脉冲vddrt&=D0;vdelay_nus(60);/1560usvwhile(pin&D0);/等待应答等待应答v ddrt|=D0;/设置输出设置输出v port|=D0;/输出高电平输出高电平v delay_nus(200);/6

14、0240us vvvoid write_1820(unsigned char x)vv unsigned char m;vfor(m=0;m8;m+)v v port&=D0;/写数据，从低位开始写数据，从低位开始vif(x&(1m)/判断数据判断数据极性极性vport|=D0;velsevport&=D0;vdelay_nus(60);/延时延时1560usvport|=D0;v v port|=D0;/结束写数据，置高总线结束写数据，置高总线v vunsigned char read_1820(void)v v unsigned char temp=0,k,n;v for(n=0;n8;n

15、+)v vport&=D0;/输出一个起始脉冲输出一个起始脉冲v port|=D0;vddrt&=D0;/设端口为输入设端口为输入vk=(pin&D0);/读数据读数据,从低位开始从低位开始 vif(k)/判断数据极性判断数据极性vtemp|=(1n);velsevtemp&=(1(zhi-4)vv vPORTB=0 x00;vvif(temprter1(zhi-4)vPORTB=0 xff;v v vv/*write7281(0 x15,(0 x70+shi);v write7281(0 x15,(0 x60+ge);*/vv 遇到的问题遇到的问题v1.下不进程序以为芯片坏了，经过检查是芯片

16、被锁下不进程序以为芯片坏了，经过检查是芯片被锁,对芯片进行解锁。对芯片进行解锁。v v v v2.在加热的过程中，开始水温总是达不到预定的值，当达到加热温度时在加热的过程中，开始水温总是达不到预定的值，当达到加热温度时水温还持续上升，对程序进行修改当检测温度比设置温度小于水温还持续上升，对程序进行修改当检测温度比设置温度小于4度时停止加热。度时停止加热。v3.硬件不牢硬件不牢,以为是软件问题以为是软件问题,给调试带来不少麻烦给调试带来不少麻烦.v v v4.上层水温和下层水温差最高可达上层水温和下层水温差最高可达20多度，靠近水面的水温较高且加热多度，靠近水面的水温较高且加热时水上层水温上升，找到合适的测温位置时水上层水温上升，找到合适的测温位置v5.在调试在调试18B20过程中没有对芯片过程中没有对芯片v 6.在使用可控硅的过程当中，通上电以后在壶的两端测不在使用可控硅的过程当中，通上电以后在壶的两端测不到电压，检查了线的接触，没有问题到电压，检查了线的接触，没有问题 v 7.在软件的调试过程当中，把几个程序合并时出现了在软件的调试过程当中，把几个程序合并时出现了I/O冲突、缓存器、中断入口地址冲突经过合理分配解决冲突、缓存器、中断入口地址冲突经过合理分配解决了冲突。了冲突。感感感感谢谢谢谢您您您您的的的的关关关关注注注注