任务九培养箱恒温恒湿控制器的设计ppt课件

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1、义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计 一、义务描画一、义务描画 设计完成一种集温度和湿度丈量、显示、报警、设计完成一种集温度和湿度丈量、显示、报警、控制于一体的培育箱恒温恒湿控制器。主要功控制于一体的培育箱恒温恒湿控制器。主要功能能:用用4位位LED实时显示温度和湿度，可以控制实时显示温度和湿度，可以控制温度和湿度在规定的范围之内，当系统采集到温度和湿度在规定的范围之内，当系统采集到的温度或湿度异常时，报警器会发出报警响声，的温度或湿度异常时，报警器会发出报警响声，方便对系统形状的监视。方便对系统形状的监视。二、义务目的二、义务目的 1掌握集成温度传感器和集成湿度传

2、感器的掌握集成温度传感器和集成湿度传感器的任务原理。任务原理。2可以综合运用集成温度和湿度传感器进展可以综合运用集成温度和湿度传感器进展电路的设计与制造。电路的设计与制造。下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计 三、知识链接三、知识链接 1.集成温度传感器集成温度传感器 集成温度传感器是一种半导体集成电路，内部集成温度传感器是一种半导体集成电路，内部集成了温度敏感元器件和调理电路。按照输出集成了温度敏感元器件和调理电路。按照输出信号的方式，可将集成温度传感器大致划分为信号的方式，可将集成温度传感器大致划分为三大类三大类:模拟式集成温度传感器、模拟式集成温度传

3、感器、逻辑输出式集成温度传感器、逻辑输出式集成温度传感器、数字式集成温度传感器。数字式集成温度传感器。模拟式集成温度传感器将驱动电路、信号处置模拟式集成温度传感器将驱动电路、信号处置电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，上，实践尺寸小、运用方便，它与热电阻、热电偶实践尺寸小、运用方便，它与热电阻、热电偶和热敏电阻等传统的传感器相比，还具有线性和热敏电阻等传统的传感器相比，还具有线性好、精度适中、灵敏度高等优点，常见的模拟好、精度适中、灵敏度高等优点，常见的模拟式集成温度传感器有式集成温度传感器有LM3911,LM335,M45,AD22103,AN67

4、01S电压输出型、电压输出型、AD590电流电流输出型。输出型。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计在许多实践运用中，并不需求严厉丈量温度值，只关注温度能否超出在许多实践运用中，并不需求严厉丈量温度值，只关注温度能否超出了一个设定范围，一旦温度超出所规定的范围，那么发出报警信号，了一个设定范围，一旦温度超出所规定的范围，那么发出报警信号，启动或封锁风扇、空调、加热器或其他控制设备，此时可选用逻辑输启动或封锁风扇、空调、加热器或其他控制设备，此时可选用逻辑输出式温度传感器，其典型代表有出式温度传感器，其典型代表有LM56,MAX6501-MAX650

5、4,MAX6509/6510。数字式集成温度传感器集温度传感器与数字式集成温度传感器集温度传感器与A/D转换电路于一体，可以将转换电路于一体，可以将被测温度直接转换成计算机可以识别的数字信号输出，可以同单片机被测温度直接转换成计算机可以识别的数字信号输出，可以同单片机结合完成温度的检测、显示和控制功能，因此在控制过程、数据采集、结合完成温度的检测、显示和控制功能，因此在控制过程、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器及网络技术等方面得到广泛运用。机电一体化、智能化仪表、家用电器及网络技术等方面得到广泛运用。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计这

6、里引见几种典型的集成温度传感器。这里引见几种典型的集成温度传感器。1 AD590集成温度传感器集成温度传感器1 AD590的构造和特性曲线。的构造和特性曲线。AD590是美国是美国AD公司研制的一种电流输出型模拟式集成温度传感器，公司研制的一种电流输出型模拟式集成温度传感器，其外形构造如图其外形构造如图2-53所示，所示，AD590的直流任务电压为的直流任务电压为+430 V,最正确最正确运用温度范围为运用温度范围为-55 150，在此测温范围内，丈量误差为，在此测温范围内，丈量误差为0.5，丈量分辨率为丈量分辨率为0.1，它的输出电流，它的输出电流I为温度的关系，可用为温度的关系，可用式式2

7、-23表示，即表示，即式中式中 I输出电流，输出电流，A;KT标定因子，标定因子，AD590的标定因子为的标定因子为1 A/;上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计T热力学温度，热力学温度，K;t摄氏温度，摄氏温度，。AD590的特性曲线如图的特性曲线如图2-54所示。所示。2AD590的运用。的运用。基于基于AD590的特性，可以制造如图的特性，可以制造如图2-55所示的温度丈量电路，将温度所示的温度丈量电路，将温度值转换为与之对应的输出电压信号。值转换为与之对应的输出电压信号。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿

8、控制器的设计式中式中 IAD590的输出电流的输出电流;U丈量的电压值丈量的电压值;U2电压跟随器的输出电压，目的是利用电压跟随器的输入阻电压跟随器的输出电压，目的是利用电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低的特点进展电路隔离，减小电流抗高、输出阻抗低的特点进展电路隔离，减小电流I的损耗，的损耗，U2最后的输出电压，将被丈量温度转化为与之对应的电压的最后的输出电压，将被丈量温度转化为与之对应的电压的大小。大小。假设如今为假设如今为28，输出电压为，输出电压为2.8V，输出电压接，输出电压接A/D转换器，那么转换器，那么A/D转换输出的数字量就和摄氏温度成线性比例关系。转换输出的数字量就和摄氏温度成

9、线性比例关系。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计2AN6701集成温度传感器集成温度传感器AN6701是日本松下公司研制的一种具有灵敏度高、线性度好、高精是日本松下公司研制的一种具有灵敏度高、线性度好、高精度和快速呼应特点的电压输出型集成温度传感器，它有度和快速呼应特点的电压输出型集成温度传感器，它有4个引脚，其个引脚，其中、脚为输出端，、脚接外部校正电阻中、脚为输出端，、脚接外部校正电阻RC，用来调整，用来调整25下的输出电压，使其等于下的输出电压，使其等于5V,Rc的阻值在的阻值在330 k,范围内。其接线范围内。其接线方式有方式有3种种:正

10、电源供电、负电源供电、输出反相，如图正电源供电、负电源供电、输出反相，如图2-56所示。所示。实验证明，假设环境温度为实验证明，假设环境温度为20，当，当Rc为为1 k时，时，AN6701的输出的输出电压为电压为3.189V;当当Rc为为10k时，时，AN6701输出电压为输出电压为4.792 V;当当RC为为100k时，时，AN6701输出电压为输出电压为6.175 V。因此，运用。因此，运用AN6701检测普检测普通环境温度时，适当调整校正电阻通环境温度时，适当调整校正电阻RC，不用放大器可直接将输出信，不用放大器可直接将输出信号送入号送入A/D转换器，再给微处置器进展处置、显示、打印或存

11、储。转换器，再给微处置器进展处置、显示、打印或存储。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计3DS 18B20集成温度传感器集成温度传感器DS 18B20是美国是美国DALLAS公司在公司在DS 1820根底上消费的单线式数字根底上消费的单线式数字集成温度传感器，其特点是集成温度传感器，其特点是:可将被测温度直接转换成计算机能识别可将被测温度直接转换成计算机能识别的的912位最高位为符号位，即位最高位为符号位，即“1为正温度，为正温度，2为负温度二为负温度二进制数字信号输出，其丈量精度高，信息传送只需一根信号线。进制数字信号输出，其丈量精度高，信息传送

12、只需一根信号线。DS 18B20测温范围为测温范围为-55+125，精度为士，精度为士2，而在，而在-1085，其精度为，其精度为0.5。DS 18B20有有3脚脚TO-92封装和封装和8脚脚SOIC封装两种，如图封装两种，如图2-57所示，所示，8脚脚SOIC封装的芯片中肚口为电源端，脚为数据输入封装的芯片中肚口为电源端，脚为数据输入/输出端，输出端，脚接地，其他为空脚。它既可用于单点测温，又可用于多点测温，由脚接地，其他为空脚。它既可用于单点测温，又可用于多点测温，由于其输出是数字信号，且是于其输出是数字信号，且是TTL电平，因此运用非常方便。电平，因此运用非常方便。上一页 下一页前往义务

13、五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计2.集成湿度传感器集成湿度传感器集成湿度传感器采用集成电路技术，可在集成电路内部完成对信号的集成湿度传感器采用集成电路技术，可在集成电路内部完成对信号的调整，具有精度高、线性好、互换性强等诸多优点，其中典型的器件调整，具有精度高、线性好、互换性强等诸多优点，其中典型的器件是是HONEYWELL公司消费的集成湿度传感器公司消费的集成湿度传感器IH3605。1 IH3605集成湿度传感器的构造集成湿度传感器的构造由于由于IH3605内部的两个热化聚合体层之间构成的平板电容器电容量内部的两个热化聚合体层之间构成的平板电容器电容量的大小可随湿

14、度的不同发生变化，从而可完成对湿度信号的采集。热的大小可随湿度的不同发生变化，从而可完成对湿度信号的采集。热化聚合体层同时具有防污垢、灰尘、油及其他有害物质的功能。化聚合体层同时具有防污垢、灰尘、油及其他有害物质的功能。IH3605的构造如图的构造如图2-58所示。所示。IH3605采用采用SIP封装方式，其引脚定义如图封装方式，其引脚定义如图2-59所示，有所示，有3个引脚，个引脚，脚一接地、脚脚一接地、脚OUT输出与湿度相对应的模拟电压、脚输出与湿度相对应的模拟电压、脚+接电源。接电源。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计2 IH3605集成湿

15、度传感器的特性集成湿度传感器的特性IH3605集成湿度传感器的电源电压为集成湿度传感器的电源电压为45.8 V，供电电流为，供电电流为200ASVDC，精度为士，精度为士2%RH 0100%RH,25、U=5VDC，任，任务温度为务温度为-4085。IH3605的输出电压是供电电压、湿度及温度的输出电压是供电电压、湿度及温度的函数。电源电压升高，输出电压将成比例升高，在实践运用中，经的函数。电源电压升高，输出电压将成比例升高，在实践运用中，经过以下两个步骤可计算出实践的相对湿度值。过以下两个步骤可计算出实践的相对湿度值。1首先根据下述计算公式，计算出首先根据下述计算公式，计算出25温度条件下相

16、对湿度值温度条件下相对湿度值RHO，即，即式中式中 UOUTIH3605的电压输出值的电压输出值;UDCIH3 605的供电电压值的供电电压值;RHO25时的相对湿度值。时的相对湿度值。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计2进展温度补偿，计算出当前温度下的实践相对湿度值进展温度补偿，计算出当前温度下的实践相对湿度值RH，即，即式中式中 RH实践的相对湿度值实践的相对湿度值;t当前的温度值，当前的温度值，。IH3605的输出电压与相对湿度的关系曲线如图的输出电压与相对湿度的关系曲线如图2-60所示。所示。3 IH3605集成湿度传感器的接口电路集成湿

17、度传感器的接口电路由于由于IH3605的输出电压较高且线性较好，因此电路无须进展信号放的输出电压较高且线性较好，因此电路无须进展信号放大及信号调整。可以将大及信号调整。可以将IH3605的输出信号直接接到的输出信号直接接到A/D转换器上，完转换器上，完成模拟量到数字量的转换。由于成模拟量到数字量的转换。由于IH3605的输出信号范围为的输出信号范围为0.83.9 V 25时，所以在选择时，所以在选择A/D转换器时应选择具有设定最小值和最大转换器时应选择具有设定最小值和最大值功能的值功能的A/D转换器转换器TLC549。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器

18、的设计IH3605的典型接口电路如图的典型接口电路如图2-61所示，其中心器件采用所示，其中心器件采用AT89C51单单片机，片机，A/D转换器采用转换器采用TLC5498位串行位串行A/D转换器，转换器，R1,R2,R3设定设定A/D转换器的最大输入电压，转换器的最大输入电压，R4,R5,R6设置设置A/D转换器的最小输入转换器的最小输入电压。在单片机内将读到的湿度值进展温度校正，得到实践的相对湿电压。在单片机内将读到的湿度值进展温度校正，得到实践的相对湿度值。度值。四、义务施行四、义务施行1.电路设计电路设计电路构造如图电路构造如图2-62所示，以单片机为中心，配合所示，以单片机为中心，配

19、合HIH3610大信号线性大信号线性电压输出湿度传感器和电压输出湿度传感器和DS18B20数字温度传感器，实现温、湿度测数字温度传感器，实现温、湿度测试的功能，试的功能，TLC1549是是10位模数转换器。它采用位模数转换器。它采用CMOS上艺，具有上艺，具有内在的采样和坚持，采用差分基准电压高阻输入，抗干扰才干强。内在的采样和坚持，采用差分基准电压高阻输入，抗干扰才干强。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计该仪器具有丈量精度高、硬件电路简单、显示界面友好、可测试多点该仪器具有丈量精度高、硬件电路简单、显示界面友好、可测试多点温湿度等特点。温湿度等

20、特点。2.任务原理任务原理1温、湿度检测温、湿度检测数字集成温度传感器数字集成温度传感器DS18B20采用外加电源供电方式，可根据测温采用外加电源供电方式，可根据测温点数的需求将多个点数的需求将多个DS18B20挂在一根总线上，并与单片机挂在一根总线上，并与单片机AT89C52的的P1.0口线相连。集成湿度传感器口线相连。集成湿度传感器IH3605采集湿度信号，经过采集湿度信号，经过A/D转转换器换器TLC1549转换为数字信号送入单片机，并用转换为数字信号送入单片机，并用LED显示器实时显示显示器实时显示温度和湿度值。温度和湿度值。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育

21、箱恒温恒湿控制器的设计2温、湿度控制温、湿度控制当采样温度或湿度超出所设报警范围时，单片机对相应当采样温度或湿度超出所设报警范围时，单片机对相应I/O口执行清口执行清零指令。因此，零指令。因此，I/O口输出低电平。由于电路中采用口输出低电平。由于电路中采用PNP三极管，这三极管，这时继电器会闭合，蜂鸣器电路接通，系统就可以发出报警，同样能经时继电器会闭合，蜂鸣器电路接通，系统就可以发出报警，同样能经过继电器开启降温安装或加热安装及加湿或减湿安装，使被测环境温过继电器开启降温安装或加热安装及加湿或减湿安装，使被测环境温度和湿度坚持在设定范围内。度和湿度坚持在设定范围内。被测环境温度或湿度在正常范

22、围内时，单片机对相应被测环境温度或湿度在正常范围内时，单片机对相应I/O口执行置口执行置1指指令，令，I/O口输出高电平，因此蜂鸣器不报警，且继电器不任务。在本口输出高电平，因此蜂鸣器不报警，且继电器不任务。在本电路中采用电路中采用PNP三极管来提高驱动才干，使继电器任务。降温风扇、三极管来提高驱动才干，使继电器任务。降温风扇、加热器及蜂鸣器的电气原理如图加热器及蜂鸣器的电气原理如图2-63和图和图2-64所示。所示。上一页 下一页前往义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计义务五培育箱恒温恒湿控制器的设计3数据保管数据保管为了将实时采集的各点温、湿度值保管下来，以便于对历史数据查阅为了将实时采集的各

23、点温、湿度值保管下来，以便于对历史数据查阅和绘制出实时或历史温、湿度值变化曲线，同时也为便于将历史丈量和绘制出实时或历史温、湿度值变化曲线，同时也为便于将历史丈量的温、湿度值传送给上位机，由上位机来完成各点温、湿度值的变化的温、湿度值传送给上位机，由上位机来完成各点温、湿度值的变化规律统计分析。这里扩展了一片基于规律统计分析。这里扩展了一片基于I2C总线的高性能铁电存储器总线的高性能铁电存储器FM24C256，该存储器兼具，该存储器兼具ROM和和RAM的优点。存储容量为的优点。存储容量为32KB，由于本系统的数据采集周期可在由于本系统的数据采集周期可在130 min的范围内设置。为了便于的范围

24、内设置。为了便于按采集的日期及时间保管温、湿度值，扩展了按采集的日期及时间保管温、湿度值，扩展了I2C总线实时日历时钟总线实时日历时钟SD2002，该器件可与，该器件可与FM24C256挂在同一条挂在同一条I2C总线上。数据保总线上。数据保存格式为存格式为:小时小时1B、分钟、分钟1B,湿度值湿度值2B,温度值温度值1B，这样保管全部的这样保管全部的11个通道温、湿度值所需的存储空间为个通道温、湿度值所需的存储空间为35B，当数据，当数据采集周期设定为采集周期设定为10min时，可保管时，可保管15h的温、湿度数据。的温、湿度数据。上一页前往图图2-52 LM3914内部构造内部构造前往图图2

25、-53 AD590外形和电路符号外形和电路符号前往图图2-54 AD590的特性曲线的特性曲线前往图图2-55 AD590温度丈量电路温度丈量电路前往图图2-56 AN6701的接线方式的接线方式前往图图2-57 DS18B20封装及引脚封装及引脚前往图图2-58 IH3605的构造的构造前往图图2-59 IH3605的引脚的引脚前往图图2-60输出电压与湿度关系曲线输出电压与湿度关系曲线前往图图2-61 IH3605接口电路接口电路前往图图2-62温湿度检测仪温湿度检测仪前往图图2-63 降温风扇、加热器电气原理加降温风扇、加热器电气原理加热器用热器用LED灯替代灯替代前往图图2-64蜂鸣器电气原理蜂鸣器电气原理前往