基于C8051F040單片機的溫度測控系統

溫度遙控遙測是遠程實(shí)現對溫度的測量與控制，特別適合那些環(huán)境惡劣，測量人員不容易接近的場(chǎng)合，近年來(lái)在工農業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。根據遙控遙測系統的特點(diǎn)，提出了對水溫遙控遙測的設計方案。

　　1 總體方案設計

　　溫度遙控遙測系統主要由微處理器系統、測溫模塊、加熱模塊、通信模塊、液位模塊以及上位機軟件等組成。系統構成如圖1所示。

　　測溫模塊測量液體溫度后，把溫度數值發(fā)送給微處理器，當溫度變化達到一定值后，加熱模塊開(kāi)始加熱，首先可以在設定的時(shí)間內，加熱到設定的溫度并穩定在該溫度一段時(shí)間。系統還可以按照設計好的各溫度節點(diǎn)進(jìn)行分段折線(xiàn)加熱，精度很高。測液位模塊實(shí)時(shí)測量液體液位，并傳給微處理器。系統通過(guò)兩個(gè)通信模塊實(shí)現遙測遙控，上位機設好溫度參數后，通過(guò)通信模塊傳給遠處的微處理器，微處理器按照上位機設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(guò)通信模塊傳給上位機軟件，通過(guò)上位機軟件界面可以實(shí)時(shí)顯示和監測液體溫度和高度。顯示模塊把系統的溫度、高度等各項數據實(shí)時(shí)顯示在液晶屏幕上。

　　程序采用PID算法，建立比例、積分、微分數學(xué)模型，控制TCA785移相觸發(fā)器正負觸發(fā)可控硅BAT-20對受熱物質(zhì)加熱。移相觸發(fā)雙向可控硅調壓精準，無(wú)級調壓，較好地融合了超調和加熱時(shí)間之間的矛盾;遙感遙測使用PTR-2000與上位機通信，在0到100℃范圍內可任意設定、控制水溫。PTR- 2000通信距離遠，準確率高，PC機界面實(shí)時(shí)顯示溫度曲線(xiàn)，溫度、液位上下限設定。并具有溫度曲線(xiàn)采樣率設定、溫度曲線(xiàn)打印功能。

　　2 硬件設計

　　系統硬件主要由C8051F040單片機最小系統、PTR2000無(wú)線(xiàn)通信模塊、TCA785移相調壓控制模塊、Ptl00測溫模塊、WDK505測液位模塊等組成。

　　2.1 C8051F040單片機最小系統

　　最小系統以單片機C8051F04O為核心，包括晶體振蕩電路、復位電路、抗干擾電路、電壓基準電路和電源部分。C805lF040單片機是美國 Cygnal公司生產(chǎn)的完全集成的混合信號系統級芯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轉換器、8位A/D轉換器及12位D/A轉換器等，它內部還帶有JTAG接口，使調試變得非常方便。

　　2.2 PTR2000無(wú)線(xiàn)通信模塊

　　該器件將接收和發(fā)射合接為一體，工作頻率為國際通用的數傳頻段433MHz;采用FSK調制/解調，可直接進(jìn)入數據輸入/輸出，抗干擾能力強。該模板塊在內部集成了高頻接收、PLL合成、FSK調制/解調、參量放大、功率放大、頻道切換等功能。通信距離可以滿(mǎn)足設計要求，設計電路中將PTR2000的一部分通過(guò)MAX232進(jìn)行電平轉換后與計算機串口連接，另一部分與最小系統連接。

　　2. 3 TCA 785移相調壓控制模塊

　　加熱模塊采用移相觸發(fā)集成觸發(fā)器來(lái)實(shí)現。觸發(fā)器TCA785過(guò)零點(diǎn)的識別能力高，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(wú)級改變，常用于對精度要求高，受控環(huán)境惡劣的條件下。移相觸發(fā)是通過(guò)改變電壓調節導通角來(lái)實(shí)現調壓，負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)正或負的周期中都有保持通、斷的部分，即輸出連續可調，能適應各種性質(zhì)的負載。本系統為加熱單元設置了總控開(kāi)關(guān)，上位機可直接控制開(kāi)關(guān)的通斷，用燈泡顯示開(kāi)關(guān)狀態(tài)。其控制原理圖見(jiàn)圖2。

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