太陽能硅片酸洗池溫度控制系統(tǒng)設計【獨家畢業(yè)課程設計帶任務書+開題報告+外文翻譯】

太陽能硅片酸洗池溫度控制系統(tǒng)設計【獨家畢業(yè)課程設計帶任務書+開題報告+外文翻譯】,太陽能,硅片,酸洗,溫度,控制系統(tǒng),設計,獨家,畢業(yè),課程設計,任務書,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯 摘 要 近年來隨著單片機技術、集成電路的迅速發(fā)展，溫度控制技術得到了較快的發(fā)展。比如測溫可采用新型的紅外溫度傳感器，它是非接觸式的測量方式，不同于接觸式溫度測量方式。測量物體的溫度時，不需要等到被測物體與溫度測量傳感器熱交換完成，達到熱平衡以后，再進行測溫。它的響應時間較短，受環(huán)境溫度變化的影響較小。溫度控制系統(tǒng)在醫(yī)學研究、汽車電子、工業(yè)控制等領域里都有應用，好的溫度控制系統(tǒng)能提高工業(yè)機器的使用壽命，提高產品質量，創(chuàng)造好的研發(fā)條件。因此，人們需要更實惠、穩(wěn)定性更好、響應速度更快的溫度控制系統(tǒng)。 本文介紹 了一種基于 片機的溫度控制系統(tǒng)，先是設定一個酸洗池的溫度值，通過四個紅外傳感器測量酸洗池的溫度，取其平均值，單片機獲得酸洗池的溫度后，把它與設定的起始溫度值進行比較，如果測得溫度小于設定溫度時，對酸洗池內的液體進行加熱；測得的溫度大于設定值時，對酸洗池內的液體進行冷卻，使酸洗池的溫度穩(wěn)定在設定值。 本課題完成了對酸洗池的多個工位的溫度的測量，顯示其溫度值，檢測分辨率可以達到小于或等于± 能夠設定酸洗池的溫度值，對酸洗池進行冷卻或加熱，使它的溫度穩(wěn)定在給定值。 關鍵詞 ： 電機驅動電路 ；多點測溫 n of as be of it is of do to to be is is by in in of an to to be CM of a of to of it to if is is of in of be or . It is to of It or 目 錄 1 緒論 .................................................................. 1 度控制系統(tǒng)的研究背景與意義 .......................................... 1 題的主要內容及要求 .................................................. 1 文的內容安排 ........................................................ 2 2 方案論證 ............................................................. 3 統(tǒng)方案 .............................................................. 3 案選擇 .............................................................. 3 3 系統(tǒng)硬件設計 ........................................................ 5 片機 簡介 ............................................... 5 外測溫原理 .......................................................... 6 晶顯示原理 .......................................................... 7 膜抽水泵工作原理 ................................................... 11 298N 電機驅動電路 ................................................... 11 熱裝置的選擇 ....................................................... 13 制原理 ......................................................... 13 鍵電路 ............................................................. 14 電電源電路 ......................................................... 14 4 系統(tǒng)軟件設計 ....................................................... 16 程序設計 ........................................................... 16 度測量子程序 ....................................................... 17 度顯示子程序 ....................................................... 19 鍵電路子程序 ....................................................... 20 度控制子程序 ....................................................... 21 5 樣機調試過程 ....................................................... 24 試過程 ............................................................. 24 試結果分析 ......................................................... 24 6 結論 ................................................................. 25 謝 辭 .................................................................. 26 參考文獻 ............................................................... 27 附 錄 .................................................................. 28 第 1 頁 共 47 頁 1 緒論 度 控制 系統(tǒng)的研究背景與 意義 隨著單片機 技術 、 納米技術的快速發(fā)展 ，溫度檢測技術逐漸走向智能化、復合型，生產出來的溫度傳感器已經可以做得非常小，集成了非常多的元器件，測量的精度很高，在較遠的距離依然能夠檢測到被測物體的溫度。在 生產產品、研發(fā)新產品、機器最優(yōu)運行等方面都有必要控制好溫度，這就需要具有良好的性能的溫度傳感器。市場的巨大需求引導著產品的開發(fā)，跟溫度控制相關的電子產品開發(fā)，已經成為當下的熱門研究項目。當今世界，工業(yè)生產已經離不開溫度控制，溫度控制系統(tǒng)已經在多個領域里得到應用，如溫室大棚、醫(yī)學研究、食品儲存、火災報警、生產產品，在這些不同的領域里，都需要擁有優(yōu)異性能的溫度控制系統(tǒng)。 溫度是一 個 在生活、工業(yè)生產、科學研究中 ， 經常需要測量和控制的重要 參數(shù) ，對溫度的測量與控制的好壞在很大的程度上直接影響著產品的好壞 ， 科研成果的好 壞 。能夠及時又準確地獲得溫度值，并對它進行合理的控制，在工業(yè)生產過程中是較為重要的一個環(huán)節(jié)。以前的溫度傳感器， 很容易受外部環(huán)境的影響 ，所測量 到的溫度會發(fā)生較大的變化 ，它的電路結構又較為復雜，倘若它損壞了，難以進行維修，也就 難以保證溫度測量的精度。在國外 ，特別是在發(fā)達國家， 溫度控制系統(tǒng)已經較為成熟 ， 控制性能非常好 ，創(chuàng)造了很高的價值。 在各個領域里的應用非常廣泛 ， 他們在溫度控制方面的研究比我們早 ， 有相當多的應用經驗 ，積累 了足夠的技術 ， 擁有一 大 批優(yōu)秀的人才 。而 在國內 ，很多地方的工廠都缺乏高精度的設備 ， 缺乏技術開發(fā)人 員 ， 缺乏技術儲備 ，受到這些客觀因數(shù)的制約， 所能生產出來的溫度傳感器 ， 其 測量 精度不高 ，測量距離不夠遠， 使用壽命不長 ，損壞率比較高，也就常常需要從國外引進先進的溫度傳感器，先進的生產技術，聘請國外的技術人員，這就需要花費大量的資金和時間，導致生產成本變得非常昂貴，所生產出來的產品缺乏行業(yè)競爭力。溫度控制系統(tǒng)在控制方式、控制效果、應用范圍等方面，跟發(fā)達國家有較大的差距?，F(xiàn)在國家需要提高制造能力水平，創(chuàng)造一流的產品，改善人們的生活， 這就需要改變這種現(xiàn)狀。為此，我們需要設計出具有高精度、低成本、穩(wěn)定性好、功耗小、使用 簡便的溫度傳感器，有了這些良好的組成部件，才能設計出性能優(yōu)良的溫度控制系統(tǒng)，設計出多種多樣控制方式，才能把溫度控制做好，滿足他人的需求，這對提高產品質量，改善人們的生活水平都有很高的價值。 題 的主要內容及要求 課題的主要內容：以光伏硅片酸洗池作為被控對象，來設計太陽能硅片酸洗池溫度控制系統(tǒng)，控制酸洗池管式換熱器的流量大小，實現(xiàn)控制酸洗池溫度的目的。最后，系統(tǒng)實現(xiàn)了通過閉環(huán)調節(jié)方式，使酸洗池溫度穩(wěn)定在給定值。課題的主要要求如下： （ 1）測量酸洗池多個工位的溫度值，并把實際測量被測對象的溫度值顯示出來 ； （ 2）在溫度控制精度方面，要求控制精度小于或等于± 檢測分辨率小于或等于± （ 3）能夠適應工業(yè)現(xiàn)場的工作要求，抗干擾能力強。 文的內容安排 論 文分為 六章來寫，首章敘述的是課題的研究背景，它的主要內容、要求以及整篇論文各個部分內容的安排。第二章主要是對所提出的方案進行論證。第三章闡述了本課題的總體方案，詳細介紹了各部分硬件電路，包括 385隔膜抽水泵的工作原理、紅外溫度傳感器的測溫原理、液晶顯示原理、加熱裝置的選擇、按鍵電路、供電電源電路。第四章所描 述的是各部分程序的數(shù)據處理與控制過程。第五章描述了樣機的調試過程中遇到的問題以及對測試結果的分析。第六章是對本課題進行總結，總結溫度控制系統(tǒng)的控制過程，實現(xiàn)了那些功能，以及自己在做畢設過程中所能體會到的內心感受。 2 方案論證 統(tǒng)方案 方案一：主控芯片采用單片機 用多個七段 熱采用簡易的電熱絲，冷卻使用風扇，多只 度 傳感器 ， 經過內部數(shù)據處理 ， 能讀取被測對象的 溫度 ， 要正確顯示其溫度信息 ， 還需要通過程序 對其相應的位進行數(shù)據處理，這樣就可以把被測對象的溫度顯示到 較酸洗池的設定溫度與紅外溫度傳感器測量得到的溫度的大小，設定溫度較大時，控制加熱裝置開始工作，加熱酸洗池；測得的溫度較大時，風扇開始工作，使酸洗池加快散熱，逐漸冷卻下來。不斷地進行比較，重復加熱或冷卻的步驟，使酸洗池的溫度等于設定的溫度。 方案二 ：以單片機 主控部分 ，采用固態(tài)繼電器和電熱絲作為加熱部分， 385隔膜抽水泵與常溫的水作為冷卻部分， 顯示采用 12864液晶顯示 屏， 四個 為溫度測量部分，紅外測溫傳感器可以很方便獲取被測對象的溫度值，經過內部數(shù)據轉換之后，再由單片機處理數(shù)據，分離出各個位，再按照順序讓它正確的顯示在 12864液晶顯示 屏的位置 上 。把四個紅外測溫傳感器測得的酸洗池的溫度加起來，再取它的平均值，以這個平均值作為酸洗池的參考溫度，比較它與設定的溫度值的大小，設定的溫度值較大時，在 制固態(tài)繼電器的導通與關斷，進而控制電熱絲工作，加熱酸洗池內水的溫度；酸洗池的溫度較大時，抽水泵開始工作，把酸洗池內的熱水抽到冷水儲存器里，同時把冷 水儲存器里的冷水抽到酸洗池內，使酸洗池冷卻。不斷把酸洗池內水的溫度值與設定溫度值進行比較，又不斷地重復加熱或冷卻，實現(xiàn)對溫度的控制，使得酸洗池的溫度等于設定的溫度。 案選擇 在提出的方案一中，所選用的是 用它測量被測對象的溫度時，需要與被測對象充分接觸，并且熱交換完成后，才能獲取被測對象的溫度值；一個七段數(shù)碼管只能顯示一個字符，采用數(shù)碼管來顯示較多的信息的時候，就得有足夠的數(shù)碼管，控制起來不是那么方便；采用風扇進行冷卻，液體的比熱容較大，冷卻效果不明顯，冷卻過程非常緩慢， 需要等待的時間較長，效率較低。方案二中，在需要時，通過控制電熱絲加熱酸洗池內水的溫度，或是由 385 隔膜抽水泵把冷水儲存器里的水抽到酸洗池內，又把酸洗池內已被加熱的水抽到冷水儲存器內，這樣能夠形成一個循環(huán)，通過較冷的水和自然冷卻，把產生的多余熱量帶走，使酸洗池內的溫度得到保持。使用紅外溫度傳感器，進行現(xiàn)場測量溫度可不與被測對象接觸，測量得到的結果更準確，無需較長時間的等待，能夠快遞獲得被測對象的溫度值，看到被測對象溫度的輕微變化，安裝 方法靈活簡便，它更符合實際的溫度控制系統(tǒng)。而使用 12864液晶顯示屏，所能夠 顯示的信息量非常多，屏幕夠大，顯示的溫度信息清晰可見，讀取方便。綜合考慮后，選擇了控制效果更好的方案二。 3 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)硬件設計的總體方案，主控模塊采用 由 四個 量要測對象的溫度，溫度的顯示由 12864液晶顯示 屏 來完成 ， 按鍵電路 使 用 五個輕觸開關，加熱裝置用電熱絲來模擬，圖 3系統(tǒng)硬件設計的系統(tǒng)框圖。首先，通過 5個按鈕可以設定酸洗池的溫度值，這 5個按鈕的功能分別為加、減、光標位置切換、設定 、開始，把酸洗池的溫度值設定好以后，通過四個紅外測溫傳感器測量被測對象的溫度，取它們的平均值作為酸洗池內水的溫度值，當它小于設定的溫度時，固態(tài)繼電器導通，電熱絲通電，開始工作，加熱酸洗池內水的溫度；而當它高于起始溫度時，就打開抽水泵，把酸洗池內的熱水抽出去，把冷水抽進來，使酸洗池冷卻下來。不斷地進行比較，又重復進行加熱或冷卻，在這個過程中，加熱產生的熱量不斷被抵消掉，使酸洗池溫度穩(wěn)定在給定值。 圖 3統(tǒng) 框圖 片機 簡介 片機芯片，是基于 片機芯片開發(fā)出來的一款升級產品，它比 28B， 用戶應用程序 空間多了 4加了一個 16位的 有 40個引腳，四組 I/O 口 ，封裝為雙列直插式，它能外接頻率更高的晶振，可達到 40M（見 ① ）。在很多的控制領域中，都能見到它的身影。該單片機芯片的封裝圖如 圖 3 主控模塊：片機芯片 按鍵電路 多 點溫度 測量 電源 385 隔膜抽水泵 加熱 裝置 液晶 顯示電路 圖 3裝 圖 外測溫原理 如 今 ，比較常見到的 有接觸式 、 非接觸式 ， 這兩 種不同的測溫方式 。第一種測量精度高，電路簡單，但響應時間長，要等到測溫器件跟測溫對象的熱交換結束，達到平衡狀態(tài)后，才能夠讀取其準確的溫度值，極易受到環(huán)境溫度變化的干擾；第二種溫度分辨率高、不易受到外界環(huán)境溫度變化的干擾、穩(wěn)定可靠、可測量的溫度范圍寬、響應速度快。如紅外溫度傳感器，它根據被測對象向外熱輻射的能量來測量出被測對象的實際溫度值，不需要進行接觸，也不需要等待較長時間，在較遠的距離也能進行測量，測量的溫度誤差較小。因此，在很多測溫環(huán)境下，都可以使用它來進行溫度的測量。 本課題 由四個 溫模塊 來測溫 ， 溫模塊以 列測溫芯片為主 ， 一種高精度的 列測溫芯片，它體積小 ，節(jié)能，方便集成，擁有兩種不同的工作模式，它能在 125℃以內正常地進行測溫。倘若 需要獲得較高的測溫精度 ， 可設置較小的測溫范圍，通過 線 ， 修改 相應的控制字 ， 即可實現(xiàn) ， 最高精度可達± 。它多應用于高精度 、 無接觸 、 遠程測量 ， 印刷機溫度控制 ， 人體溫度測量 ， 汽車空調系統(tǒng)等領域 。表 1為 測溫模塊的引腳功能。 表 1 引腳序號 引腳名 稱 功能描述 1 源輸入端 2 地端，跟金屬外殼相連接 3 z 工作在 外部電路置高電平； 式下，它是串行時鐘的輸入。在 86作為外部雙極性晶體管的輸入端 4 字輸入 /輸出端，工作在 式下時，作為串行數(shù)據的輸入 /輸出接口，此引腳自動設置為集電極開路模式；在正常模式下，作為測量溫度輸出脈寬調制（ 輸出端 該系列模塊的體積非常小，重量輕，它的溫度分辨率最高可達 到 ，因它測溫范圍寬，可以在多種不同的使用環(huán)境下正常工作，在這兩種輸出方式中，本課題選用的是可編程 出。 同步串行總線，數(shù)據傳輸速度非常迅速，只需要數(shù)據線和時鐘信號線這兩根信號線，它可以很方便的讀取到 的中央處理器能夠跟外部器件交換信息，較少地占用內部處理器的資源，這樣就能夠提高器件的工作效率。 在出廠以前，廠家已經對 外測溫傳感器做了標定和校驗 ， 溫度范圍被設置 在 ~120℃之間，能輸出較好的線性信號。熱電元件 為它 的 紅外感應部分 ， 輸出的溫度值 ，是傳感器自身溫度 較為理想狀態(tài)下，熱電元件的輸出電壓為： ),(),( 44 計算公式中的溫度單位都是 要測量酸洗池內水的溫度，需要 把四個 膠槍按壓出的溶膠可以很方便的把它固定好，固定的位置距離酸洗池要稍微遠一些，分布在不同的位置上，測溫模塊上的紅外溫度傳感器傾斜向下。除了可測溫的紅外溫度傳感器部分，其它的用膠布包起來，防止有水滴掉落器件上 ，損壞 模塊只需連接四根線，其中的兩根用作供電，剩下的是信號線，連接線路比較簡單。購買的時候，店家提供有 溫模塊的模塊信息，仔細查閱測溫模塊的使用手冊以及相關的參考例子，里面附有程序，只要能理解好整個控制過程，所編寫程序的含義，使用該模塊進行測溫是很方便的，把總體程序編寫好以后，修改相應的端口、變量，調用該模塊程序就可以了。 晶顯示原理 12864液晶顯示模塊 ， 它由 128*64個點構成， 可以調節(jié)液晶顯示的對比度 ，能在液晶的任意位置顯示數(shù)字、字符、漢字以及圖形信息， 有 并行 、 串行這兩種不一樣的控制 方式 （見 ② ）。 本 課題 所使用的是串行控制方式 ，如下圖 3的串行接口所需的連接線較少，控制起來也很方便。 圖 32864與單片機 的 串行 連接 圖 使用 12864 液晶的 時候 ，需要把 （即工作方式為串行控制方式）， 給背光電源的正負極接上 +5且需要 在電源的正極和對比度調節(jié)端加一個 100動變阻器 。 下面的 表 2 列出 了 12864 的引腳功能 。調節(jié)滑動變阻器的旋鈕，改變它的阻值，輸入合適的電 壓到 液晶顯示對比度調節(jié)端 得信息顯示正常。在顯示信息不清晰的時候，可用螺絲刀 調節(jié)對比度 ， 使顯示出來的信息清晰可見 ， 方便他人讀取液晶顯示屏上的溫度數(shù)據 。為了更好地重復利用優(yōu)良的液晶顯示屏，減少它的損壞，在焊接的時候，焊接一個插槽，這樣能夠很方便的取下液晶顯示屏。在檢測電路的時候，把它取下來，檢測會方便一些。 表 2 12864引腳功能表 引腳序號 引腳名稱 功能描述 1 地端 2 源的正極 3 晶顯示對比度調節(jié)端 4 數(shù)據 /命令選擇端（ H/L） （串行片選 ） 5 R/W（ 讀 /寫選擇端（ H/L） （串行數(shù)據口） 6 E（ 使能信號 （串行同步時鐘信號） 7 據端口 8 據端口 9 據端口 10 據端口 11 據端口 12 據端口 13 據端口 14 據端口 15 行 /串行選擇端，端口被置為高電平：并行，低電平：串行 16 腳 17 位端口 ，端口處于 高電平無效 ； 低電平有效 18 腳 19 光電源的 正 極 20 光電源的負極 12864 液晶顯示屏的指令說明如下表 3。使用該模塊顯示內容的時候，要遵循一定的步驟，初始階段要打開整體顯示功能，消除屏幕上的顯示內容，通常設置為基本指令操作，這個階段完成后，就可以寫指令或數(shù)據，然后一個字節(jié)、一個字節(jié)地發(fā)送數(shù)據，設置內容的顯示位置，再由單片機進行相應的數(shù)據處理，就可以顯示數(shù)據了。在 的時候 ， 由擴充指令 能夠 設置如待機模式 、 反白顯示 、 繪圖模式的功能 （見 ② ）。 表 3 12864指令功能表 指令 指令碼 功能 6 4 2 0 功能設定 0 0 1 × ： 4位數(shù)據； ： 8位數(shù)據 ：擴充指令操作； ：基本指令操作 清除顯示 0 0 0 0 0 0 0 1 將 0H，即空格，并且設定 00H 顯示開 /關 0 0 0 0 1 D C B B=0/1：游標位置反白不允許 /允許 C=0/1：關閉 /打開游標 D=0/1： 整體顯示關閉 /打 開 設定0 1 用來設定 進入點設0 0 0 0 0 1 I/D S 指定在數(shù)據的讀取和寫入時，設定游標的移動方向，以及指定顯示的 定 移位 游標或顯示移位控制 0 0 0 0 S/C R/L × × 設定游標或顯示移位控制位，這個指令不會改變 設定1 0 定 就是顯示的位置。 第一行 ： 80H~87H； 第二行 ： 90H~97H； 第三行 ： 88H~8四行 ： 98H~9取忙標志和地址 以確認內部動作是否完成，同時可以讀取地址計數(shù)器（ 值。 ：表示模塊正在準備狀態(tài)，能夠接受外部的數(shù)據或指令； ：表示模塊在進行內部的操作，這個時候它不接受外部的數(shù)據或指令。 地址歸位 0 0 0 0 0 0 1 × 設定 00H,并且將游標移到開頭原點位置 12864 液晶顯示屏有的帶字庫，有的不帶字庫，不帶字庫的需要字體生成軟件獲取一段數(shù)據，在把它放到程序中，用數(shù)組包含。為了方便 ，本課題使用的是帶字庫的 12864液晶顯示屏。該顯示模塊的 們把將要顯示的內容寫入到內部顯示存儲器中，就可以在液晶顯示屏上顯示出來。 在需要顯示漢字的時候 ， 先要設置它的顯示地址 ，有了明確的地址，才不會出現(xiàn)錯亂，然后 再送數(shù)據 。比如要在第二行第三列顯示數(shù)據，設置的顯示地址為 92H，設置好以后再發(fā)送數(shù)據。 下面的表 4列出了相應位置上的地址。在需要顯示字符的時候，同樣需要設置好顯示的地址，再送數(shù)據 ，顯示兩個字符可相當于顯示一個漢字的信息量。 表 4 漢字顯示坐標 橫坐標 縱坐標 第一行 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H 第二行 90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H 第三行 88H 89H 8四行 98H 99H 9在圖 3一個字節(jié)的命令控制字格式為 11111中的 10的時候，執(zhí)行的是讀數(shù)據； 00 的時候，執(zhí)行的是讀狀態(tài)； 10 的時候，執(zhí)行的是寫數(shù)據； 態(tài)為 000 的時候，執(zhí)行的是寫指令。第二個字節(jié)發(fā)送的是數(shù)據 /指令的高四位，低 4位直接置零，第三字節(jié)把低四位左移到高位，再把低位置零，再進行發(fā)送數(shù)據 /指令。 圖 32864的串行讀 /寫操作時序圖 膜抽水泵 工作原理 通電后，抽水泵內的直流電機開始做圓周運動，由機械裝置控制抽水泵內部的隔膜，讓它不停地做往復式運動，不斷壓縮泵腔內的空氣，在單向閥作用下，排水口處就形成正向壓力；而抽水口處形成真空，里面的壓力小于外面大氣壓的壓力，壓力差足夠大時，外面的水將在壓力差的作用下，將水經水管不斷壓入進水口 ，緊接著不斷從排水口排出到另一邊的容器內。由抽水泵內直流電機產生的動能來不斷吸入水、排出水，能夠以一定的流量把水輸送到另一處地方。 本課題采用兩個 385 隔膜抽水泵，用 制方式進行控制，控制輸出的波動小，對其它電路的影響小。 一個抽走酸洗池內 被 加熱的水 ， 一個抽冷水到酸洗池 。將 溫模塊所測得的溫度值比較大時，就控制兩個抽水泵同時開始工作，一個抽走熱水，一個抽回冷水，形成一個循環(huán)，帶走多余的熱量，不至于出現(xiàn)酸洗池內的水過少的現(xiàn)象，使酸 洗池的溫度穩(wěn)定在給定值。所使用的 385 隔膜抽水泵 的流量在 ，工作電壓可取 6到 12作電流為 1A。 298N 電機驅動 電路 內部含有兩個雙全橋驅動器 ， 輸出的電流較大 ，可以達到 2A。圖 3 部原理圖 ， 兩個使能端都接電源 ，它們 處于邏輯高電平 ，使能端有效， 能夠驅動 兩路直流電機。表 5 列出了該 電機驅動 電路中的 不同的狀態(tài)下，電機的對應的運行狀態(tài)。 圖 3298表 5 驅動 電路 的邏輯功能表 N 電機的運行狀態(tài) x x 0 停止 1 0 1 順時針運行 0 1 1 逆時針運行 0 0 1 停止 1 1 1 停止 想 要控制電機的運行狀態(tài) ， 需 要把使能端設置為高電平，設置好 四個與單片機相連的端口狀態(tài)。電路中的二極管起保護的作用，因為電機在狀態(tài)轉換的過程中會產生的反向大電流，二極管的加入，為它提供了泄流的通路，從而起到保護 驅動兩路電機轉動的時候，驅動電路的功耗會變得比較大， 件發(fā)熱 量很高，如果 僅 靠 它 自身 進行 散熱 ，很 可能會影響驅動電路的性能 ，嚴重的情況下，還可能導致 壞， 需要 在 加 一個散熱片 ，有了散熱片，跟空氣接觸的面積變大了， 可以取得較好的散熱效果 ，使得 圖 3298 圖 3298熱裝置的選擇 加熱 裝置 選擇 了功率為 1500W，工作電壓為 220了能夠減緩加熱的速度，添加了一個動合型的固態(tài)繼電器，采用 制方式。固態(tài)繼電器有四個接線端，分成兩部分，一邊作 為輸入，一邊作為輸出，輸入端連接單片機的 I/O 端口，輸出的兩端接到電熱絲的正負極，控制固態(tài)繼電器的通電時間，就可以控制電熱絲按較小的功率加熱酸洗池，固態(tài)繼電器在中間有隔離器件，把輸入電壓與輸出電壓隔離開來，人在低電壓一邊進行操作就比較安全了，其它的電路也得到了保護，減少了干擾。為了更好的實現(xiàn)本課題的溫度控制，把占空比設置得比較小，加熱過程緩慢一些，這樣做有利于抽水泵抽水冷卻與自然冷卻，能夠抵消掉加熱裝置加熱過程產生的多余熱量。如果占空比設置得比較高，加熱過程過快，多余的熱量無法在合適的時間內，通過自然冷卻和 抽水泵抽水冷卻抵消掉，用來冷卻的水，它的水溫也會升高，這樣的話，酸洗池內的水的溫度會變得過高，溫度控制系統(tǒng)就沒有辦法使得酸洗池的溫度穩(wěn)定在給定值。 制原理 不改變開關周期 T，改變通電時間 的比值，也就是改變占空比，這樣的控制方式成為脈沖寬度調制 沖寬度調制經常應用于不間斷電源（ 開關穩(wěn)壓電源、交流電機變頻調速以及直流電機調速等控制電路 [3]。 圖 3形圖 ，在一個脈沖周期 過 t1 號由高電平轉變?yōu)?低電平，開關不導通，沒有電壓輸出。經過 t2 號將由低電平轉變?yōu)楦唠娖?，開關管導通，輸出電壓為 U，由下列公式可求出輸出電壓的平均值 ???? 1211O 其中 ? 是 占空比 。 ? 表示在開關管導通的時間 脈沖周期 T 的比值， ? ?1,0?? 。在電源電壓 以通過改變 ? 值，使得輸出電壓的平均值 現(xiàn)脈沖寬度調制。 圖 3出 波形圖 本課題使用 制加熱裝置，選擇的加熱裝置功率較大，要使得加熱過程緩慢些，使用這種控制方式，可以很方便地調節(jié)占空比，改變通電加熱的時間，可調節(jié)的范圍較寬，加熱的快慢調節(jié)起來非常方便。驅動 12用 制直流電機的通電時間，延長通電時間，電機轉速就會變塊；縮短通電時間，電機轉速會變慢，也能夠很方便的調節(jié)電機轉速的快慢。 鍵電路 按鍵電路總共使用 5個按鍵開關，一個作為設定鍵，一個作為數(shù)值加鍵，一個作為數(shù)值減鍵，一個作為光標 切換鍵，還有一個作為啟動鍵。要設置酸洗池的溫度，先要按設定鍵，通過切換鍵切換到需要調整位，此時再按下加鍵或減鍵，就能夠調整這個位的數(shù)值大小。設定完后，若沒有按下啟動鍵， 12864 液晶顯示屏只能顯示四個 按下啟動鍵，溫度控制就會運行。 電電源電路 供電電源電路如圖 3用小型的變壓器來供電，它的工作輸入電壓為 220V，降壓后，輸出的電壓為 12V，其工作頻率為 50用一個三端穩(wěn)壓器 12V，轉換得來的 5電 ， 使用一個三端穩(wěn)壓器 得穩(wěn)定的12V 電源，給兩個 385 隔膜直流電機供電，組成的兩個穩(wěn)壓電路共用一個整流橋。整流橋由四個整流二極管組成，利用二極管的單向導通特性，每次只有兩個二極管導通，把 交流轉變成直流（見 ③ ）。需要雙電源供電時，共用一個整流橋，這是一個很不錯的選擇，能夠減少了整流二極管的數(shù)量，充分利用了整流橋的作用。因為不穩(wěn)定的供電電壓會影響電路元器件的工作性能，所以不能把整流得來的電壓直接給電機供電，需要2V，減少紋波，降低 對其它元器件性能的影響。 圖 3源電路圖 4 系統(tǒng)軟件設計 程序設計采用 件進行編寫，可使用 較兩者， 維護性更勝一籌，而執(zhí)行速度方面不如匯編語言。一般情況下，開發(fā)人員更喜歡使用匯編語言來編寫程序，而對于編程造詣不深，缺乏經驗的人，更喜歡使用 課題使用 它編寫的程序更容易理解，查找問題比較方便。 程序設計 系統(tǒng)的主 程序流程，最初要對系統(tǒng)進行初始化，經過數(shù)據處理，把相應的 溫度信息轉換成可顯示到 12864 液晶顯示屏的數(shù)據，之后，把這些數(shù)據顯示在 12864 液晶顯示屏的相應位置上。接著可以設定酸洗池的起始溫度，以四個紅外測溫傳感器測得溫度值的平均值作為酸洗池的溫度，再把設定的溫度值與酸洗池的溫度值進行比較，兩者相等時，不執(zhí)行任何的操作；設定的溫度值小于酸洗池的溫度值時，控制電熱絲開始加熱酸洗池內的水溫，加熱到設定的溫度值后，如果溫度繼續(xù)上升，控制抽水泵開始工作，使酸洗池冷卻下來，抵消掉多余的熱量；設定的溫度值大于酸洗池的溫度值時，控制 385隔膜抽水泵抽水，使酸洗池的溫度降下來，降 到設定的溫度值后，溫度還在繼續(xù)下降，就控制加熱裝置對酸洗池內的水進行加熱，使得酸洗池的溫度不再繼續(xù)下降，溫度保持在非常接近設定溫度值，只在較小的范圍內變化。不斷進行比較兩者的大小，重復上面的加熱或冷卻步驟，從而實現(xiàn)對酸洗池溫度的控制。 圖 4程序流程圖 度測量 子程序 溫度測量子程序 ，其程序流程圖如 4主要是用紅外溫度傳感器測量酸洗池四個點的溫度值 ，把四個紅外測溫傳感器測得溫度值的平均值作為酸洗池的溫度。采用 要把 測量的溫度數(shù)據送到單片機的過程是：首先在 接著是在 線上產生終止狀態(tài)，在終止和起始狀態(tài)之間產生總線空閑時間后在 線上發(fā)送一位數(shù)據，再發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據，發(fā)送的過系統(tǒng)初始化 數(shù)據處理 顯示當前測量到的溫度，以及四個溫度的平均值 開始 小于 溫度測量 大于 溫度測量 結束 顯示溫度 比較設定溫度值與酸洗池溫度的大小 冷卻 溫度測量 啟動加熱裝置 溫度測量 設定起始溫度 程中，是先發(fā)送數(shù)據的高位，利用循環(huán)語句，把數(shù)據的低位往高位移動，再進行發(fā)送；數(shù)據發(fā)送出去后，開始在 后接收發(fā)送過來的一個字節(jié)的數(shù)據，同理，先接收高位，再通過移位，一位一位進行接收；最后在 讀取到的 56+要正確顯示到液晶顯示屏上，還需要單片機進行數(shù)據處理，轉換成數(shù)字顯示。 圖 4度測量子程序流程圖 在 { ; (0(); 在 止狀態(tài) 開始 發(fā)送 一個字節(jié)的數(shù)據 讀取 的數(shù)據 發(fā)送一位數(shù)據 接收 一個字節(jié)的數(shù)據 接收一位數(shù)據 返回 ; ; ; ; ; ; ; ; 56+ //由 回的寄存器數(shù)值 } 度顯示子程序 要 使用 12864液晶顯示屏，首先要做的是設置開始的狀態(tài)，打開需要顯示的功能，關閉不需要顯示的 功能，通過對獲得的 16 位數(shù)據進行求余運算，分離出高位，再經過除運算，為下一位數(shù)據的求余運算做準備，就這樣 把無符號的整形數(shù)據按位 分離 出來 。將指令 /數(shù)據寫入到液晶模塊的寄存器里，然后按字節(jié)來發(fā)送數(shù)據，按順序進行發(fā)送數(shù)據，直到傳輸完數(shù)據。最后，設置顯示位置，根據公式進行換算，把數(shù)據按順序逐位顯示到液晶顯示屏上，其流程圖如圖 4 由 T=(T,單位為 ℃ )，在 公式中 ，(的 從測溫模塊讀取到的高四位數(shù)據 ，而 圖 4度顯示子程序流程圖 根據公式計算溫度并顯示的部分程序如下： /**其中 一路的溫度顯示 ， 乘以 100是因為數(shù)據處理的時候，是以整數(shù)進行處理的 **/ *100; ,0 //設置的顯示地址在第四行第一列 ,'1'); //第一路溫度值顯示 ,':'); , , ,'.'); //小數(shù)點 , , 鍵電路子程序 先判斷 5個按鍵哪一個被按下，延時后，再次判斷它的狀態(tài)，設定 值被按下后，再按 切換 鍵， 這兩個按鍵 都被按下后， 并且按鍵 按下 有效，按鍵加 、減調整 才能 夠 執(zhí)行它們 各自 的功能。如果設定值沒有被按下，是不能進行設定溫度值的，按下加、減鍵不會起作用。流程 圖如下： 寫指令 /數(shù)據 開始 發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據 液晶初始化 數(shù)據處理 設置顯示地址 顯示數(shù)據 圖 4鍵電路子程序流程圖 判斷某按鍵被按下的部分程序如下： if(0||0||0||0||0) { 0); if(0||0||0||0||0) { if(0&&1) //數(shù)據 調整的減功能 { if(1) if(2) } 度控制子程序 從四個不同位置測量酸洗池的溫度值，求取測得的四個溫度值的平均值，將這個平均值作為酸洗池的溫度，用它減去設定的溫度值，如果得到的結果大于 抽水泵開始工作，把酸洗池內的熱水抽出了，把冷水抽到酸洗池內，如果差值較大，可以讓抽水速度加快些，盡快冷卻，差值較小，抽水過程緩慢些，緩慢的進行冷卻；如果得到的結果小于 讓加熱裝置開始通電工作，加熱酸洗池中的熱水，通過 始 執(zhí)行延時程序，等待按鍵松開 判斷 5 個按鍵中，是否有按鍵被按下 Y 執(zhí)行這個按鍵的功能程序 結束 N 控制固態(tài)繼電器的通電時間，從而控制電熱絲的加熱時間，使加熱效果能夠控制在較合適的范圍內。比較完一次，還需要繼續(xù)進行比較，重復對 酸洗池進行加熱或者是冷卻，使得酸洗池的溫度一直非常接近設定的溫度值。 圖 4； ) { if(1) { if({ ; } 0+(100*7; } ; if(1==0) ; 開始 比較設定溫度與四個傳感器的測量平均溫度 大于 設定溫度 抽水泵抽水冷卻 加熱裝置開始加熱 小于 顯示溫度 0_2=1; } ; ; /*********限定 占空比 **********/ 99) 9; ## # # # # 0_0=; 0_1=; 0_2=; ; m[]={"設定 "}; ={"啟動 "}; ={"℃ "}; , //占空比變量 /************系統(tǒng)初始化函數(shù) ***************************/ { /*************************************************************************** 計數(shù)器 0 的高 8 位 和低 8 位計數(shù)器，計算辦法 :65536256; * 65536256,其中 N 為所要計數(shù)的次數(shù)即多長時間產生一次中斷； * 定時 /計數(shù)器的工作模式選擇， 0示選用模式 1,它有 16 位計數(shù)器， * 最 大 計 數(shù) 脈 沖 為 65536, 最長時間為 15536= **************************************************************************/ //定時器模式 1 ; //總中斷允許 ; //定時中斷 0允許 ; //啟動定時器 6