2022年基于单片机温度控制系统设计的电源设计部分_课程设计任务书.docx
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1、精品学习资源课程设计任务书学 院专 业同学姓名班级学号课程设计题目基于单片机温度掌握系统设计电源设计实践教案要求与任务 :1) 构成单片机温度掌握系统2) 电源硬件设计3) 仿真分析4) 线路版设计5) 试验调试6) THFCS-1现场总线掌握系统试验7) 撰写试验报告工作方案与进度支配 :1)第1 2 天,查阅文献,构成单片机温度掌握系统2)第3 天,电源硬件设计3)第4 天,仿真分析4)第5 天,线路版设计5)第6 天,试验调试6)第7 9 天, THFCS-1现场总线掌握系统试验7)第10 天,撰写试验报告欢迎下载精品学习资源指导老师:专业负责人:学院教案副院长:201 年 月 日201
2、年 月 日201年 月 日摘 要温度掌握系统广泛应用于工业掌握领域,如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉地温度控 制系统,电焊机地温度掌握系统等.温度掌握系统在国内各行各业地应用虽然己经特别广泛,但从国内生产地温度掌握器来讲,总体进展水平仍旧不高,同日本、美国、德国等先进国家相比,仍旧有着较大地差距.成熟地温控产品主要以“点位 ”掌握及常规地PID 掌握器为主,它们只能适应一般温度系统掌握,而用于较高掌握场合地智能化、自适应掌握仪表,国内技术仍不特别成熟,形成商品化并广泛应用地掌握外表较少.随着我国经济地进展及加入 WTO,我国政府及企业对此都特别重视,对相关企业资源进行了重组,相继建立了欢迎下载精
3、品学习资源一些国家,企业地研发中心,开展创新性争论,使我国外表工业得到了快速地进展.音频放大电路主要以单相桥式整流及三端集成稳压器为主.完成将输入 220v , 50Hz 地市电,输出为稳固地 5V地直流电 .通过软件 Proteus 完成基本地电路原理图并进行防真和调试,使其满意基本设计要求 .在构建好电路地每一个环节后要对5V简易直流稳压电源进行仿真分析.目前,温度掌握器产品从模拟、集成温度掌握器进展到智能数码温度掌握器. 智能温控器(数字温控器)是微电子技术、运算机技术和自动测试技术地结合,特点是能输出温度数据及相关地温度掌握量,适配各种掌握器,并且它是在硬件地基础上通过软件来实现掌握功
4、能地,其智能化程度也取决于软件地开发水平,现阶段正朝着高精度高质量地方向进展,信任以我国地实力,温控技术在不久地将来肯定会为于世界前列.关键词:温度掌握系统, Proteus, PID,直流稳压电源目录1 引言4 2 5V 电源电路设计52.1 变压器部分设计 52.2 单项桥式整流电路设计52.3 滤波电路设计62.4 三端稳压器 MC7805 设计 72.4.1 7805 概述 8欢迎下载精品学习资源2.4.2 基本特点 82.4.3 基本参数 82.5 电源 5V 总体设计 9 3对 稳 压 电 源 地 要 求 及 稳 压 电 源 地 技 术 指标93.1 稳压直流源设计 9 3.2 掌
5、握要求 103.2.1 稳固性好 103.2.2 输出电阻小 11欢迎下载精品学习资源3.2.3 输出电压纹波小 113.2.4 电压温度系数小 11欢迎下载精品学习资源3.3 5V 稳压电源地 proteus 仿真图 124 温度掌握地总体设计和思路12 4.1 温度掌握方框图 124.2 AT89S52单片机地结构 13 4.3 温度传感器地挑选 144.4 温度采集电路154.5 数码管温度显示电路16 4.6 温度掌握电路164.7 数码管动态显示 174.8 DS18B20 初始化 18欢迎下载精品学习资源4.9 系统流程图 19 5 调试 206 终止语 217 参考文献 22附录
6、 241 引言二十一世纪是科技高速进展地信息时代,电子技术、微型单片机技术地应用更是空前广泛,相伴着科学技术和生产地不断进展,需要对各种参数进行温度测量.因此温度一词在生产生活之中显现地频率日益增多,与之相对应地,温度掌握和测量也成为了生活生产中频繁使用地词语,同时它们在各行各业中也发挥着重要地作用.如在日趋发达地工业之中,利用测量与掌握温度来保证生产地正常运行.在农业中,用于保证蔬菜大棚地恒温保产等.温度是表征物体冷热程度地物理量,温度测量测试工农业生产过程中一个很重要而普遍地参数 .温度地测量及掌握对保证产品质量、提高生产效率、节省能源、生产安全、促进国民经济地进展起到特别重要地作用.由于
7、温度测量地普遍性,温度传感器地数量在各种传感器中居首位 .而且随着科学技术和生产地不断进展,温度传感器地种类仍是在不断增加丰富来满意生产生活中地需要.在单片机温度测量系统中地关键是测量温度、掌握温度和保持温度,温度测量是工业 对象中主要地被控参数之一.因此,单片机温度测量就是对温度进行有效地测量,并且能够在工业生产中得到了广泛地应用,特别在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等工业领域中,担负着重要地测量任务.在日常生活中,也可广泛适用于地热、空调器、电加热器等各种家庭温室测量及工业设备温度测量场合.但温度是一个模拟量,假如采纳适当地技术和元件,将模拟地温度量转化为数字量虽不困难,但电路较复
8、杂,成本较高.欢迎下载精品学习资源2 5V 电源电路设计现代社会要求制造业对产品温度需求地高精度反应,生产出高精度、安全、低成本和高质量地产品 .本设计是要设计一个 +5V 直流电源供电,这里没有直接地+5V 电压,而直流电源地输入电压为220V 地电网电压,在正常情形下,这一电网电压是远远地高于本设计所需地电压值,因而需要先使用变压器,将220V 地电网电压降低后,再进行下一阶段地处理 .2.1 变压器部分设计变压器是这一部分电源电路起始部分,将220V 地电网电压转变为本设计所需地较低地电压,就可以进行下一阶段地整流部分.一般规定 V1 为变压器地高压侧, V2 为变压器地低压侧, V1
9、侧地线圈要比V2 侧地线圈要多,这样就可以将220V 地电网电压降低,如图1 所示:图 1.变压器2.2 单项桥式整流电路设计单相桥式整流电路,就是将沟通电网电压转换为所需电压,整流电路由四只整流二极管组成 .下面简洁介绍一下单相桥式整流电路地工作原理,为简便起见,这里所选地二极管都是抱负地二极管,二极管正向导通时电阻为零,反向导通时电阻大无穷.在 v2 地正半欢迎下载精品学习资源周,电流从变压器副边线圈地上端流出,经过二极管D1,再由二极管 D4 流回变压器,所以 D1、D4 正向导通, D2、D3 反向截止,产生一个极性为上正下负地输出电压.在 v2 地负半周,其极性正好相反,电流从变压器
10、副边线圈地下端流出,经过二极管D2,再由二极管D3 流回变压器,所以D1、D4 反向截止, D2、D3 正向导通 .桥式整流电路利用了二极管地单向导电性,利用四个二极管,是它们交替导通,从而负载上始终可以得到一个单方向地脉动电压 .单相桥式整流电路如图2 所示:图 2.单项桥式整流电路2.3 滤波电路设计本设计地滤波电路采纳地是电解电容和二极管并联方式滤波,简洁地讲就是电容两端电压上升时,电容充电,电压降低时,电容放电,让电压降低时地坡度变得平缓,从而起 到滤波地作用 .这里选用电解电容是由于电解电容单位体积地电容量特别大,价格比其他种类相比具有相当大地优势,由于其组成材料都是一般地工业材料,
11、比如铝等等.电解电容并联二极管,有效防止了电压反相.滤波电路如图 3 所示:欢迎下载精品学习资源图 3. 滤波电路整流电路中地电容越大越好,可以减小电路中地脉动.但并不是电容越大电流就越大, 要是需要大电流地话,可以在稳压电路地基础上加扩流电路2.4 三端稳压器 MC7805设计三端稳压器 MC78M05CT 将输出电压稳固在+5V 上,三端稳压器如图4 所示:欢迎下载精品学习资源图 4.三端稳压器2.4.1 7805概述7805 是我们最常用到地稳压芯片了,它地使用便利,用很简洁地电路即可以输入一个直流稳压电源 ,它地输出电压为 5v.它有很多地系列如ka7805, ads7805,cw78
12、05 等,性能有微小地差别 ,最常用是 lm7805, 下图为其结构见图:图 5.7805 引脚图其中 1 接整流器输出地 +电压, 2 为公共地 也就是负极 ,3 就是我们需要地正5V 输出电压了 .2.4.2 基本特点:输出电流可达1.5A ,不需外接补偿元件内含限流爱护电流,防止负载短路烧毁元件内含结温过热爱护电路,防止结温过热烧毁器件内含功耗限制电路,防止烧毁输出驱动器晶体管2.4.3 基本参数:输出电压: 4.75-5.25V;纹波抑制比: 78dB; 静态电流: 4.2-8mA;输出电阻: 17m ;输出噪音电压: 40uV;输出电压温度系数-1.1mV/C;欢迎下载精品学习资源2
13、.5 电源 5V 总体设计电源模块为系统板上其它模块供应5V 电源,电源输入有两种方式,一种为交直流电源从电源插座输入,输入地电压要求,直流输入应大于7.5V,沟通输入应大于5V,通过7805 三端稳压器得到5V 地直流电源供应系统其它模块工作,另一种为从USB 接口猎取5V 电源,只要用相应配套地USB 线从电脑主机猎取 5V 直流电源,在电源模块中加有保护电路,即电路中有短路,不会对7805 三端稳压器及电脑主机电源有损害.其电路原理图如图 6 所示图 6 电源设计图3 对稳压电源地要求及稳压电源地技术指标3.1 稳压直流源设计稳固直流源设计地一般思路是让输入电压先通过电压变压器,再通过整
14、流网络,然后 经过滤波网络最终经过稳压网络.方案 1.我们可以采纳以桥式整理电路实现整流地目地,以大电容作为滤波电路,然后接负载.但是这样做有以下不足之处,如负载地影响很大,电压欢迎下载精品学习资源不行调以及没有爱护电路等一以下问题.我们采纳某些芯片,可以解决以上地问题.方案 2.以全波整流电路作为整流网络,以极性电容作为滤波网络,采纳固定式三端集成稳压电路7805 和 7905 设计制作连续可调地双极型直流稳压电源.如下图所示, 220V(幅值 311V)50Hz 市电经变压器220:25 输出两组独立地25V 沟通,经桥堆整流、大电容滤波后分别经过集成稳压块LM7805C 与 LM7905
15、C 作用得到 5V地直流输出 .稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成,如图7 所示 .图 7 直流电源系统方框图电源变压器:将电网供应地220V 沟通电压转换为各种电路设备所需地沟通电压.整流电路:利用单向导电器件将沟通电转换成脉动直流电路.滤波电路:利用储能元件(电感或电容)把脉动直流电转换成比较平整地直流电.稳压电路:利用电路地调整作用使输出电压稳固地过程称为稳压.3.2 掌握要求3.2.1 稳固性好当输入电压 Usr(整流、滤波地输出电压)在规定范畴内变动时,输出电压Usc 地变化应当很小一般要求.欢迎下载精品学习资源由于输入电压变化而引起输出电压变化地程度,称为稳固度指标,
16、常用稳压系数S 来表示:S 地大小,反映一个稳压电源克服输入电压变化地才能.在同样地输入电压变化条件下,S 越小,输出电压地变化越小,电源地稳固度越高.通常 S约为.3.2.2 输出电阻小负载变化时(从空载到满载),输出电压Usc,应基本保持不变.稳压电源这方面地性能可用输出电阻表征 .输出电阻(又叫等效内阻)用rn 表示,它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比.rn 反映负载变动时,输出电压维护恒定地才能,rn 越小,就 Ifz变化时输出电压地变化也越小 .性能优良地稳压电源,输出电阻可小到1 欧,甚至 0 01 欧.3.2.3 输出电压纹波小所谓纹波电压,是指输出电压中50 赫或 100
17、 赫地沟通重量,通常用有效值或峰值表示.经过稳压作用,降低地倍数反比于稳压系数S .3.2.4 电压温度系数小当环境温度变化时,会引起输出电压地漂移.良好地稳压电源,应在环境温度变化时, 有效地抑制输出电压地漂移,保持输出电压稳固,输出电压地漂移用温度系数KT来表示:欢迎下载精品学习资源3.3 5V 稳压电源地proteus仿真图图 8 稳压电源仿真图输入电容 C1、C2 用于抑制纹波电压,输出电容C3、C4 用于消振,缓冲冲击性负载, 保证电路工作稳固 .同时由于输出电容C3、C4 地存在,简洁发生电容放电而损坏稳压器, RV1 和 RV2 是滑动变阻器,可以调剂输出地电压.R1 和 R2
18、是限流电阻,防止线路电流太大.4 温度掌握地总体设计和思路4.1 温度掌握方框图单片机温度掌握系统采纳地装置有单片机、温度传感器和温度调剂设备组成起结构硬件欢迎下载精品学习资源结构图所示 .欢迎下载精品学习资源温度采集AT89S52单片机数据显示欢迎下载精品学习资源键盘温度掌握图 9 温度掌握系统硬件结构图4.2 AT89S52单片机地结构欢迎下载精品学习资源AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微掌握器,具有 8K 在系统可编程Flash 储备器 .使用 Atmel公司高密度非易失性储备器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容 .片上 Flash 答应程序储备器在系统
19、可编程,亦适于常规编程器.在单芯片上,拥有敏捷地8 位1P102P113P124P135P146P157P168P179RST VVcc40P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732欢迎下载精品学习资源10 PD11 RXD P3.0EA/VP3130欢迎下载精品学习资源CPU 和在系统可编程Flash,使 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统供应高敏捷、超有效地解决方案.TXD P3.112 INT0 P3.213 INT1 P3.314T0 P3.415T1 P3.516ALE/PROGPSEN29P2728P2627P252625欢迎下载精品学习
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