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(多图) 基于ATmega16L单片机的温度控制系统设计

2011年12月29日 ?? 收藏0
  1 引言

  随着科学技术的进步,检测行业发展快速,除了检测项目和内容不断扩大,更重要的是检测愈来愈科学化、职能化,主要表现在检测过程及检测结果由计算机监控和显示。多点温度的采集控制近年来在检测行业应用较为广泛,其中以微机为核心的监控技术价格低廉,使用方便,应用也最普遍。

  本文主要介绍基于ATmega16L单片机温度控制系统的设计,具体包括炉温的采集和控制、LCD显示以及PC机绘制温度变化的曲线图等。硬件和软件设计采用模块化的思想,系统集成度较高。

  2 系统的硬件设计

  图1为系统硬件的总体结构图。系统由主控制器、温度传感器、运算放大电路、液晶显示电路、键盘电路、串口通信电路等构成。由结构图1可看出,系统模块较多,所以应合理分配I/O 口资源,各模块以ATmega16L单片机为核心相连接。

系统硬件的总体结构图

  2.1 主控制器

  系统主控制器采用ATmega16L,该单片机是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器,具有先进的RISC结构,内部有大容量的ROM、RAM、FLASH和EEPROM,集成4通道PWM,SPI串行外设接口,同时具有8路10位A/D转换器,对于数据采集系统而言,外部无需单独的A/D转换器,从而可节省成本。另外,该单片机提供JTAG调试接口,可采用自制的简易JTAG仿真器进行程序调试。

  2.2 温度采集电路

  图2为温度采集电路。该电路主要由温度传感器AD590和差分运算放大器AD524组成,其中温度传感器AD590是一种新型的两端式恒流器件。激励电压范围是4~30 V,测温范围为-55~+150℃。当AD590的电流流过一个5 kΩ的电阻时,温度升高1 K,该电阻上的电压增加5 mV,即转换成5 mV/K。因此,温度在0~100℃间变化时,电阻电压在1.365~1.865 V间变化。运算放大器AD524用于把绝对温度转换成摄氏温度。

温度采集电路

  2.3 温度控制电路

  该电路主要由光电耦合器和可控硅组成,如图3所示。单片机发出的控制信号(PWM)经驱动器后控制光电耦合器的工作状态。当光电耦合器工作后,使双向可控硅的触发极处于高电平,可控硅处于导通状态,进而控制加热棒的工作。

温度控制电路

  2.4 其他电路

  (1)显示电路系统的模块较多,I/0接口紧张,显示器选用液晶显示器TCl602A,接口采用高4位数据传输方式。

  (2)键盘电路系统采用非矩阵式键盘,该键盘结构简单,使用方便,不会占用较多I/O,适用于按键个数较少的场合。

  (3)串口电平转换 电路电平转换由MAX488器件完成,MAX488为RS-488收发器,速度高于MAX232,简单易用,单+5 V供电,外接少量器件即可完成从TTL电平到RS-488电平的转换。


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RISC结构? 温度传感器? 光电耦合器?

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