豆?jié){機(jī)溫度傳感器設(shè)計(jì)

        各類家居生活用品離不開溫度傳感器，這些溫度傳感器主要為ntc溫度傳感器，其中的ntc熱敏電阻為我們提供了安全保障。今天呈瑞主要為大家講講設(shè)計(jì)一個(gè)由定時(shí)開關(guān)控制的豆?jié){機(jī)。由于目前市面上一些定時(shí)的豆?jié){機(jī)幾乎都是定時(shí)30min或15min而不能任意進(jìn)行定時(shí)設(shè)置。本設(shè)計(jì)可通過按鍵預(yù)置時(shí)間，通過計(jì)數(shù)器的方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)達(dá)到預(yù)置時(shí)間時(shí)，通過單片機(jī)控制豆?jié){機(jī)自動(dòng)開啟，從而不用早起，能節(jié)約時(shí)間，節(jié)省資源，當(dāng)豆?jié){煮熟以后自動(dòng)保溫或者斷電。呈瑞：ntc熱敏電阻http://www.nex-ntc.com溫度傳感器。

　　1 系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)由單片機(jī)、鍵盤輸入電路、液晶電路、缺水檢測(cè)電路、溢出檢測(cè)電路、82廢檢測(cè)電路、報(bào)警指示電路等組成。

　　1.1 單片機(jī)系統(tǒng)

　　系統(tǒng)采用AT89S52作為控制核心，配備鍵盤和液晶顯示電路。

　　AT89S52是Atmel公司新推出的一種低功耗、高性能CMOS 8位徽控制器，它具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。其性能*可以滿足系統(tǒng)的要求。

　　鍵盤用于設(shè)定豆?jié){機(jī)啟動(dòng)時(shí)間和調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間。

　　液晶顯示采用OCM12864，它內(nèi)帶漢字字庫(kù)，可以方便地顯示漢字及圖形;可以同時(shí)顯示4×8個(gè)單元，可以一次顯示系統(tǒng)所有狀態(tài)信息;顯示的內(nèi)容不需要刷新，節(jié)省了單片機(jī)的資源;電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于控制，功耗低。

　　1.2 溫度傳感器

　　這里，溫度傳感器廠家-深圳呈瑞主要采用集成溫度傳感器DS18B20作為測(cè)量溫度的部件。

　　DS18B20是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司的單總線數(shù)字化溫度傳感器。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)，體積小、使用靈活方便。主要特性;適應(yīng)電壓范圍寬，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電;支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能;溫范圍-55～+125℃;分辨率高達(dá)12位;zui大轉(zhuǎn)換時(shí)間750ms;測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有*的抗干擾糾錯(cuò)能力。圖2中，4.7k電阻作為上拉電阻，提高數(shù)據(jù)線的電流。

　　1.3 時(shí)鐘芯片

　　系統(tǒng)采用時(shí)鐘芯片DS1302，它和單片機(jī)的連接電路如圖3所示。DS1302是一個(gè)慢速充電時(shí)鐘芯片，包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM。它經(jīng)過一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口與微處理器通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息。對(duì)于小于31天的月，月末的日期自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還包括了閏年校正的功能。

　　1.4 缺水檢測(cè)電路

　　缺水檢測(cè)電路主要用來檢測(cè)是否缺水，防止干燒，如果檢測(cè)到缺水則可以自動(dòng)加水。其電路如圖4所示。不缺水時(shí)P1.6輸入為低電平，缺水時(shí)為高電平。水位惰況檢測(cè)反饋路徑為：加熱管外殼（接線路板地）→水→電極→R22→P1.6，當(dāng)容器內(nèi)無(wú)水或水量低于水位線，即水浸不到電極時(shí)，P1.6為高電平，然后自動(dòng)加水;當(dāng)容器內(nèi)水量達(dá)到水位線時(shí)（即水量浸到電極時(shí)），P1，6為低電平，P1.5輸出高電平，將控制加熱的相應(yīng)繼電器吸合，加熱管正常加熱。

　　1. 5 溢出檢測(cè)電路

　　溢出檢測(cè)電路主要是用來防止?jié){沫溢出。其電路如圖5所示。豆?jié){溢出情況檢測(cè)反饋路徑為：加熱管外殼（接線路板地）→豆?jié){及漿沫→防溢電極→R23→P1.7，當(dāng)豆?jié){沸騰泡沫向上溢時(shí)，防溢檢測(cè)電極接觸到泡沫漿液，使P1.7由高電平變?yōu)榈碗娖?，P1.5輸出低電平，將控制加熱的相應(yīng)繼電器不吸合，加熱管停止加熱。當(dāng)泡沫下落后，P1.7變?yōu)楦唠娖剑琍1.5輸出高電平，控制加熱的相應(yīng)繼電器吸合，加熱管正常加熱，不斷反復(fù)進(jìn)行防溢延煮.

　　1.6 82度檢測(cè)電路

　　82度檢測(cè)電路是通過一個(gè)比較器電路來實(shí)現(xiàn)的。其電路如圖6所示。比較器由雙運(yùn)放LM358和電阻、電容、穩(wěn)壓管組成，LM358采用12V供電，當(dāng)LM358的負(fù)輸入端電壓高于正輸入端電壓時(shí)，輸出為低電平，穩(wěn)壓管D1截止，P2.1輸入為低電平;當(dāng)LM358的負(fù)輸入端電壓低于正輸入端電壓時(shí)，輸出為10～11V的電壓，此時(shí)穩(wěn)壓管D1導(dǎo)通，P2.1輸入為高電平（4.3V）。

　　負(fù)端輸入電壓隨熱敏電阻R20阻值的變化而變化。負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻R20是采用單一高純度材料、具有接近理論密度結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷，它zui基本的性質(zhì)就是電阻值隨溫度上升而下降。電阻變化與溫度變化的具體關(guān)系如式（1）所示：

　　R1=R0*exp[R*（1/T1-1/T0）] （1）

　　其中，R0和R1為電阻值，T0和T1為溫度，B值是一個(gè)表征NTC的電阻值與溫度的關(guān)系的常數(shù)。熱敏電阻的B值并非是恒定的，其大小因材料構(gòu)成而異，zui大甚至可達(dá)5K/℃，因此在較大的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用式1時(shí)，將會(huì)與實(shí)測(cè)值之間存在一定誤差，本系統(tǒng)中使用的NTC熱敏電阻的參數(shù)為：25℃時(shí)的阻值為22K，B值為4300，代入式（1）可以求得R1為2.2K時(shí)的溫度為82℃。當(dāng)溫度小于82℃時(shí)，熱敏電阻的阻值大于2.2K，此時(shí)負(fù)端輸入電壓低于正端輸入電壓，輸出為高電平，當(dāng)溫度高于82℃時(shí)，熱敏電阻的阻值小于Z2K，此時(shí)負(fù)端輸入電壓高于正端輸入電壓，輸出為低電平，停止加熱，開始打漿。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　對(duì)于51系列單片機(jī)，目前常用的語(yǔ)言有匯編和單片機(jī)C語(yǔ)言。本系統(tǒng)單片機(jī)軟件采用Keil C51程序編寫。主要由主程序、讀取溫度子程序、讀取時(shí)間子程序、鍵盤掃描和液晶顯示子程序、報(bào)警子程序等部分組成。讀取溫度子程序功能：完成對(duì)DS18B20的復(fù)位及溫度的讀取。D S18B20是單總線芯片，對(duì)時(shí)序要求嚴(yán)格，用Keil C51編寫程序時(shí)，采用“while（--i）;”語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的延時(shí)。鍵盤掃描和液晶顯示子程序完成定時(shí)的設(shè)定及各種信息的顯示;讀取時(shí)間子程序完成DS1302的初始化和當(dāng)前時(shí)間的讀取。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本系統(tǒng)對(duì)豆?jié){機(jī)定時(shí)做了改進(jìn)，充分發(fā)揮了AT89S52單片機(jī)強(qiáng)大的控制能力，采用了低成本的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302，這種溫度傳感器價(jià)格都是便宜的，性能穩(wěn)定，可以靈活設(shè)置豆?jié){機(jī)的工作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了豆?jié){機(jī)的預(yù)約定時(shí)及全自動(dòng)制作豆?jié){。