温度补偿电路设计论文范文第1篇
自国家十一五规划以来, 我国的高速铁路行业进入了大力推广, 全面设计, 快速建设时期。中铁各勘察设计院, 本着“安全第一”, 全力打造精品工程的理念, 大胆尝试了多种自动监测代替人工监测的设计。路基变形自动监测系统设备准确度高、不受外界环境影响, 监测频次可调, 对建设期高铁及运营期高铁路基安全提供了重要的数据信息。
路基变形自动监测系统通常采用液体差压测量变形原理, 核心感应器件为硅压阻式差压传感器。通常硅压阻式差压传感器的芯片精度为1%FS, 经过标定后可达1‰FS, 甚至更高。目前路基变形监测系统存在的最严重的问题是受温度影响。在野外, 当日的温度变化及随着季节的温度变化, 都会直接影响整套系统的监测结果。监测数据随温度变化, 就无法真正识别出路基是否发生了变形, 更无从谈起辅助施工决策。将设备深埋或加保温装置, 从安装方式上控制温度快速变化、不均匀变化, 可以解决大部分的温度影响, 但没有从根本上解决温度问题。基于上万个传感器, 数年积累的数据, 对路基变形监测系统的温度补偿进行研究, 从芯片标定的温度补偿、系统传导介质的温度补偿、安装后现场实时的温度补偿等方面, 从技术上、源头根本解决温度对监测数据的影响。只有保证了监测数据的准确性、可靠性、实时性, 才能更好的反映路基变形的真实情况, 辅助施工单位决策, 从而预防灾害的发生。随着大数据技术的发展, 完全可以做到事前的预测、事中的补偿、事后的分析, 保证数据准确度的前提下, 服务好用户, 保卫工程安全。
二、硅压阻式差压传感器的温度补偿
早在上世纪中叶就有人开始进行硅压力传感器温漂问题的研究, 并取得了很大的进步, 提出了很多不同的补偿方法, 可将其划分为硬件补偿和软件补偿两大类。[1]
1. 硬件补偿
通常测量硅压阻式差压传感器应用微机电系统技术, 将四个利用了惠斯顿电桥的相关结构连接起来的压敏电阻组合而成的。如果传感器没有受到压力的作用, 惠斯顿电桥中的四个电阻值都相同。可是一旦有外力作用到电桥上时, 两个相向的电阻值就会变大, 而剩下的两个电阻值就会相应的变小, 而变大和变小的电阻值是一样的。硬件补偿一般是增加温度校正电路, 当温度变化使传感器的电压增大时, 温度校正电路的等效电阻随之增大, 使恒源输出电流减小, 从而使传感器的输出电压减小, 恢复原值;当温度变化使传感器的输出电压减小时, 温度较正电路的等效电阻随之减小, 使恒流源的输出电流增大, 从而使传感的输出电压增大, 恢复原值。但由于电子元器件存在个体差异, 精度各不相同, 要想达到较为理想的温度补偿, 还需借助软件方法, 针对整个压力传感器产品逐一进行温度补偿。
2. 软件补偿
软件补偿可以分为参数化方法和非参数化方法两种[4]。参数化方法, 一般是通过解析式求得。分段线性差值法 (也称为查表法) 和多元回归分析法, 与非参数化方法相比数据融合能力有限、补偿精度较低。非参数化方法, 常用的是人工神经网络, 该方法数据融合的能力很强, 补偿效果显著。人工神经网络是一种非线性、大规模、自适应的动力系统, 它是由大量的处理单元组成的, 具有强大的非线性映射能力和环境适应能力。利用人工神经网网络所具有的强大的非线性映射能力, 来实现多因素过程中的干扰因素的排除, 以达到主要因素的无干扰输出。但当输入变量维数过高, 网络模型过于复杂时, 往往导致网络训练精度下降, 建模效果变差。对于批量使用的硅压阻差压传感器来说, 结合其数据手册, 使用最小二乘法, 利用经验公式, 来做软件补偿, 效果同样较为理想。
3. 基于大数据的传感器温度补偿经验公式
采用预先给定的常温下的数据, 推导温度变化时传感器经温度补偿的输入输出关系——也就是某个温度下进行温度补偿后的传感器的输出。[5]在温度恒定的实验室, 通过压力标准器和高低温试验箱, 给出标准的压力源与恒定的温度值, 读取压力传感器的输出源码。
由图明显可知, 压力传感器的输出电压与温度和压力有明显的二元二次线性关系。本文通过上万个压力传感器标定数据, 运用最小二乘法, 可得出经验公式为:
可见在 (2-4) kpa, 时温度影响较小, 故尽量选取此处量程作为工程使用最佳。针对每支传感器进行标定, 找出属于自己的标定系数, 能更好的提高其精度。
三、压力传导介质的温度补偿
1. 传导介质的工作原理
路基变形监测系统多为液体连通, 源于帕斯卡原理。国内外液体连通的监测系统一般分为气路和液路, 压力传感器的P0口与气路相连, 压力传感器的P1口与液路相连, 气路与液路最终汇至于储液罐中。在理想状态下, 气路中气体压力处处相同, 假定为P0, 则P1为P0与液体高度产生的压力之和, 即静压力方程公式为:P1=P0+ρgh。由于气路、液路最终汇集到储液罐, 故P0在计算中可以直接差掉。
路基变形监测系统, 监测敏感元件为硅压阻式差压传感器, 在现场使用中将多个压力传感器通过气路、液路连通起来。放置到高铁路基监测区域外的固定处叫做基准点, 放置于高铁路基监测区域内指定待测位置的叫做测量点。基准点和测量点感知自身到液面的高度值,
即, 假定压力传感器感知到的值绝对精准, 则很明显值直接与液体的密度和当地的重力加速度相关。当地的重力加速度可以很轻松的查到, 故液体密度直接影响最终的测量结果。通常液体密度随温度变化较为明显。
2. 传导介质的密度拟合
通常路基变形监测系统的传导介质选用透明、稍有甜味和具有吸湿性的粘稠液体, 即乙二醇和水的混合液, 考虑到与金属有接触, 通常液体中会增加一些抗腐蚀的添加剂, 为了便于观察还会添加一些颜色。考虑到各季节的通用性, 液体的冰点一般在-40℃左右。液体密度的大小直接影响测量高度, 故一般选用密度随温度变化较小的液体。
测量液体的密度方法较多, 如倒出法、空杯法、浮力法、压强法等。但多为在常温下测量, 为取得精准的密度值, 可能会考虑到去计量相关部门, 但通常也只是常温的单个密度测量, 没有多个温度测量的相应测量规范及试验条件。第三方测量机构, 大多采用进口设备, 按测量的温度点收费, 故也不可能每个温度都测量密度。一般是选取最高温、最低温, 然后中间均匀的选取若干个温度点, 如每10℃选取一个测量温度点。通过测试数据, 采用最小二乘法拟合出密度公式。以下为某液体的密度测量结果:
采用一元一次线性回归方法得出, 其密度拟合公式为:ρ=0.984626153846154-0.000849362637362637*t, 标准误差为0.000932867492327697。由于传感器片上带有温度传感器, 很方便通过测得温度值, 计算出传感器周围液体的密度值。
3. 传导介质的温度补偿效果及分析
在理想状态下, 整套路基变形监测系统温度相同, 压力传导液体密度处处相等时,
依据可知, △。
但由于施工不够规范, 实际安装中并不能保证基准点与测量点同温, 故传导液体的密度也并非处处相同。据经验可知, 基准点和测量点温度差超过3℃, 1小时温度变化超过5℃时, 会出现非常明显的温度与累计变形值强相关。以某新建高速铁路, 2016年11月3日至2017年3月3日路基变形监测数据为例。压力传感器的测量准确度为±0.5mm, 如图5所示, 数据波动与温度波动一致, 已经超出测量精度。
当基准点与测量点温度差距较大时, 运用△效果较好。ρ值结合现场施工情况, 采用加权平均选取更具说服力。
四、安装后整套系统的温度补偿
路基变形自动监测系统施工条件各异, 新建线尤其复杂。为保证系统的量程, 会将基准点和测量点尽量安装在同一高程内, 误差不超过0.1米。一般高填方路堤, 基准点大多在路基坡脚外侧水沟内侧的平台上, 而测量点就会深埋于6、7米的路基内, 这样就造成了整套系统的温度极度不均匀。况且随着季节的变化, 基准点反应迅速, 测量点被高填土方覆盖, 基本没有什么变化。
既有线上的路基变形监测系统, 通常会增加保温隔热装置, 延缓温度的传导。但太阳直射面与背阴面温度差距仍然很大。况且保温隔热装置并不能消除温度不均匀的现象。温度快速变化时, 整套系统随温度变化非常明显。用户需要知道真实的监测数据, 通常会有专人来负责数据分析, 判读异常数据, 消除掉温度带来的影响。随着路基变形监测系统的普遍应用, 为了进一步提高测量精度, 运用大数据分析的思想, 结合物联网平台的建设, 对已有的数据进行深度挖掘, 自动识别异常数据, 运用分类和回归建立预测模型, 优化系统, 从而精准预警。
五、总结
随着大数据及物联网、人工智能的快速发展, 路基变形监测系统, 自动化替代人工监测已经成为发展趋势。精度高、实时性强、受外界环境因素影响小, 是自动化监测系统的绝对优势。消除路基变形自动监测系统的温度影响, 直接提高整套系统的测量精度。压力传感器的温度补偿从源头上消除温度的影响, 确实非常重要, 也是大部分学者深入研究的项目。本文基于大数据的分析, 运用回归算法, 找出最佳经验公式, 将1%的精度提高到1‰, 但是仍要全局考虑, 在真实使用情况下, 传导介质, 整套系统再做温度补偿, 从而达到最优的补偿效果。
【相关链接】
"大数据"技术在土木工程中的应用方兴未艾, 在桥梁监测和养护等领域已有了长足的进步, 而在铁路路基工程中尚未有太多应用。铁路路基工程设计中产生的数据具有大量化、多样性、价值密度低、专业性强及数据挖掘困难等特点, 是典型的"大数据"。面对铁路路基专业的"大数据", 目前的技术还无法有效挖掘其价值, 造成了资源的浪费。文章对铁路路基工程"大数据"的特点进行了分析, 提出了"大数据"在铁路路基投标、预可研阶段以及路基自动化监测中的应用方案和技术, 并开发了相应的软件, 大幅提高了工作效率, 提升了设计成果的准确性, 实现了对数据的有效挖掘。文章还对"大数据"技术在路基工程设计其他方面的应用进行了探讨, 伴随着理论、技术和实践工作的不断发展, "大数据"技术将会为铁路路基工程设计提供新维度的支撑。
摘要：近年来国内高铁大面积建设, 路基变形监测系统得到了广泛应用, 系统精度及可靠性、实时性成为了工程人员关注的焦点。目前温度是影响路基变形监测系统精度的主要因素。随季节的温度变化及当日内温度变化都直接影响了整套系统的监测结果。本文针对路基变形监测系统中温度对压力传感器的精度的影响, 采用最小二乘方法, 结合大量传感器的标定原始数据, 用经验公式, 做好传感器出厂前单一器件的温度补偿, 从源头上补偿温度的影响;对传导介质进行密度修正, 系统安装完成后就地进行温度补偿, 从而彻底消除温度对系统精度的影响, 更好的服务于实际应用。
关键词：路基变形监测系统,温度补偿,最小二乘
参考文献
[1] 马占银, 高精度MEMS硅压力变送器温度漂移影响与补偿研究[D].广东:华南理工大学, 2015.
[2] 刘玉芝, 杜彦良, 孙宝臣, 梁建昌, 基于液力测量的高速铁路无砟轨道路基沉降变形监测方法[J], 北京交通大学学报, 2013, 37 (1) :80-89.
[3] Freescale Seminconductor Pressure MPX12, Rev11, 07/2009.
[4] 孙艳梅, 压阻式压力传感器温度补偿方法研究[D], 黑龙江, 齐齐哈尔大学, 2012.
温度补偿电路设计论文范文第2篇
外围红外报警应急预案
一、目的：
为了正确、有效和快速处理周界防越红外线报警事件，保障公司业主人身和财产安全，维护公司内公共秩序，最大限度地减少因不法分子违法行为造成的影响和损失。
二、适用范围：
适用于*******周界防越红外报警事件应急处理。
三、参加人员：
*******管理处经理及全体员工
三、时间：
2016年X月X日下午X时
四、演练地点：
*******总部大楼C座外围
五、演练内容：
C座外围红外报警
六、现场指挥人员及职责：
总指挥：项目经理 副总指挥：项目副经理
职 责：负责应急演练的统一协调指挥及演练过程中各环节实施情况的现场检查。 现场指挥：安管队队长
职责：执行上级下达的命令，协调各部门之间的配合，对演习进行总结等。
抢修组：工程组
职 责：对红外对射探头、围栏等设施进行检查、修复。
*******分公司
巡逻组：安管队
职 责：巡查红外报警现场，查看设备是否完好、是否有可疑人员和物品等。
警戒组：特勤人员
职 责：维护现场秩序安全，确保演习顺利进行。
七、现场处理：
1.监控室接到报警后，第一时间将准确的报警地址通知区域巡逻岗和班队长。同时应密切关注报警区域附近的监控镜头，发现状况立即再次通知班队长，并在《*******红外对射报警记录表》、《*******安管员值班/交接班记录表》做好记录。
2.各岗听到监控室对讲传达的信息后立即注意本岗位周围异常情况，并严密盘查本岗位出入人员，有异常情况立即向班长报告。
3.班长立即组织其他岗位对报警区域包抄排查：先包抄，后地毯式排查搜寻，找制高点进行俯视。
3.1 报警区域巡逻岗必须在3分钟内赶往报警地点并进行搜寻。搜寻内容包括：
第一，关注可疑人员：可视范围内所有人员，如果有人员必须进行确认。
第二，用强光手电照射查看报警区域的围栏是否完好。
第三，报警区域围栏两侧是否有可疑物体等。
第四，报警区域附近隐秘处是否有人员迹象。另外22:00后报警，巡逻岗5分钟后再次对该区域进行复查。
*******分公司
3.2 其他人员包抄排查关键点：一楼窗户、楼道(夜间以声控灯亮的为排查重点)、灌木丛、地下库、拐角处等。
4.发现可疑人员的处理。只要不认识(不要听此人解释)，自我防范的基础上立即报警通过公安机关核实确认。如果可疑人员逃跑，在自我防范的基础上立即抓捕、制服、报警，三人以上看守。
5.出现报警后，排查完毕要再次测试报警是否正常。如红外对射持续报警且无法重新布防，监控室应第一时间将信息通知班队长及维保单位，而后由维保人员对报警防区的红外对射探头进行逐一排查，查看是否有遮挡物、线路或设备是否被损坏，直至查找到具体原因：
● 如确定为设备故障，无法及时修复，班队长必须组织人防补位，直至设备修复。
● 如确定是人为所致，班队长必须组织人员进行蹲守布控并上报经理部。
6.分析总结，结果报监控室进行记录存档。
八、后续处理：
1.如抓获嫌疑人等，及时交由公安机关处理。
2.在12小时内填写《突发事件处理记录》上报经理部。
3.认真对事件发生的原因进行分析并制定整改计划，指定专人进行跟进闭环。
九、相关材料：
报警设施受损资料、受损情况照片、受损业主资料。
十、相关工具：
对讲机、电话、强光手电、警棍、盾牌。
温度补偿电路设计论文范文第3篇
教材分析
本课内容分为两部分。第一部分是温度传感器以及应用，以多功能电子钟还能显示温度为切入点，引出温度计在日常生活中国的普遍应用，进而认识温度传感器以及典型应用。第二部分介绍湿度传感器及相对湿度，要求了解日常生活中各类环境中适宜的相对湿度范围。本课的核心是温度传感器及其应用。
学情分析
学生对温度的认识有着直接的生活经验，可以安排对电子温度计产品功能的差异性进行适当的探讨。对于湿度传感器，学生理解的不多，主要侧重让学生了解不同环境中较为适宜的相对湿度数据范围。
预设教学目标
1.认知温度传感器极其应用; 2.了解湿度传感器。
教学重点
认知温度传感器极其应用，了解湿度传感器
教学难点
认知温度传感器极其应用，了解湿度传感器
课时安排： 1课时 预设教学过程：
一、导入
同学们，在上节课的学习中，我们了解了红外线传感器，实际上我们生活中这样的传感器还有很多，你知道还有些什么吗?
大家说了很多，今天老师给大家带来了其中一样，大家看看这是什么，你知道它使用的是什么传感器吗? (出示课题：电子温度计——温度传感器)
二、温度传感器
这是在我们生活中常见的电子温度计，它使用的是温度传感器，那么温度传感器是做什么的呢?大家一起看看书上的介绍。能够探测物体温度及其变化并转换成电信号的电子器件叫作温度传感器。
大家思考一下，温度传感器的作用很明显和红外线相同是用来探测温度的，那么它能用在什么方面呢?
小组讨论，并进行汇报
师：温度控制，还有探测环境，在一些环境中也可以搭配红外做报警装置等等。它的用途也是相当广泛的。
三、湿度传感器
在天气预报中，经常会出现温度和湿度的预报，这是因为对种植业来说，湿度和温度同样重要。湿度指的是什么有同学知道吗?
原来我们的空气，是有一定的水汽，水汽的多和少对环境还是很有影响的，这也是很多铁制品，在放置一段时间后，会生锈的原因，那么怎么样的湿度是适宜的呢，我们一起来看看书上的介绍。
学生观察书上的介绍，了解适宜的湿度数据。
温度不控制，对生活的影响大家很容易感受到，那么湿度如果不控制，对我们的生活是否有影响呢?请学生上网搜索相关知识，组内交流，进行汇报。
四、总结
通过今天的学习，我们简单的了解了温度和湿度传感器，相对于温度我们比较熟悉，湿度我们是第一次了解，但大家可以发现，它在我们的生活中，其实也有非常重要的影响。课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径，更加客观清楚的认识这两种传感器，了解它们的技术应用，在生活实践中体验到它们带给我们的方便和巨大作用。
教后反思：
学生对温度的认识有着直接的生活经验，建议可安排对电子温度计产品功能的差异性进行适当探讨。如电子温度计与电子体温计，虽然名称类似，但应用领域不同，测量范围也有差异。
除了教材上“实践园“提供的实验外，建议增加利用实验器材对常规物品(如木块和铁块)的温度测量对比，并探讨实验结果与生活经验产生冲突的原因。
温度补偿电路设计论文范文第4篇
1 系统总体方案设计
温度采集系统总体设计框图如图1所示。系统运用主从分布式思想, 由上位机、主控模块和多块温度采集模块组成, 从而形成三级分布式多点温度测量的监测系统。最底层的温度采集模块采用单片机STC89C51作为主控芯片, 采用数字式温度传感器DS18B20进行温度信号的采集。当需要进行温度测量时, 温度采集模块根据主控模块发来的采集指令进行温度信号的采集, 并把采集到的温度信号通过主控模块传输给上位机。为了减少走线, 增强系统的抗干扰能力, 而且要组网方便, 主控模块和各温度采集模块之间的数据通讯采用无线通信的方式。在主控模块和各采集模块均使用低功耗无线发射模块FT1100-232实现了无线通讯功能。无线发射模块FT1100-232与单片机和主控模块通过串口分别连接。上位机主要完成人机交互和数据处理的功能, 由上位机对主控模块发出控制指令, 并把主控模块接收到的温度采集信号通过VB编写的数据库存储, 并通过图形界面将温度曲线显示出来。
2 通讯协议的制定
为了保证主控模块和温度采集模块之间能够准确、可靠的通信, 排除外界的干扰信号, 就必须采用规定好的通讯协议进行数据传输。在本采集系统中, 数据上行和数据下行采用完全相同的数据帧格式, 它是系统传递信息时的最基本的单元, 数据帧格式如表1所示。
数据帧包括六部分内容。起始标志68H表明了一帧数据的起始;单片机地址表明了具体温度采集模块的定位, 最多可扩展255个温度采集模块;控制码表明了控制指令的具体内容;数据长度表明本帧数据中有效数据的具体个数;N字节的数据是各温度采集模块采集到的具体的温度数据;校验是为了保证数据收发的可靠性而设置, 采用奇偶校验的方式, 保证整帧数据的完整、准确;结束标志16H表明一帧数据的结束。由于采用无线传输的方式, 无线通讯的波特率设置为9600bps, 通信信道设置为00。
3 系统主要流程
温度采集模块的主要功能是负责温度的实时采集, 并向主控模块上传采集的数据。它上电初始化后就处于命令等待状态, 不断查询是否接到本模块温度采集指令。当主控模块发出其采集指令后, 开启对DS18B20的采集程序, 并对采集的数据进行滤波处理, 最后将得到的数据通过无线模块发送给主控模块。其主要流程如图2所示。
主控模块主要完成指令的发送和温度采集模块上传数据的接收, 其主要流程如图3所示。在上电初始化后主控模块就开启中断, 等待接收数据。当接收到数据后, 先将Rceiveflag位置位, 然后对接收到的数据进行判断处理。如果是上位机发来的温度采集指令, 主控模块就将该指令下发给相应的温度采集模块;如果是上传来的温度数据, 则将该数据传送给上位机进行保存显示。
4 结语
本设计运用主从分布式思想, 由上位机, 主控模块和多点温度采集模块组成三级分布式多点温度测量的检测系统。通过无线网络可以轻松的组建传感器网络, 方便的实现多点温度的测量, 系统的结构简单、抗干扰性好、设计灵活、方便, 适用于工业多点温度监测场合。
摘要：本文利用无线网络进行了分布式温度采集系统的设计。介绍了分部式温度采集系统的总体框架, 并对网络通讯协议的设计、系统主要模块的程序流程进行了详细的阐述。
关键词：温度检测,无线网络,单片机
参考文献
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[3] 毋昌明, 育辛力.无线数据传输系统的设计[J].北京理工大学学报, 2006.
温度补偿电路设计论文范文第5篇
温度测量涉及各行各业, 而传统的温度测量仪器一般需人工手动测量, 准确性不高, 测量过程复杂而不简便, 例如有水银温度计、酒精温度计、煤油温度计等。在很多棘手的, 有毒的, 或者一些无人区是无法正常通过手动完成温度的测量, 所以传统温度测量仪器的劣势之处就轻而易举的显现出来了[1]。随着单片机技术的不断发展, 电子技术的日新月异, 使温度计的自动化、数字化、便捷化就变得非常容易实现。如今单片机在日用电子产品中运用越来越广泛, 而数字温度计与传统的温度计相比, 具有读数方便、测温范围广、测温准确、灵敏度高、抗干扰性强、性能稳定等优点, 其输出温度采用数字显示, 主要用于对测温准确度要求比较高的场所或科研实验室使用[2]。
现代信息技术的不断完善与改进, 温度传感器的改进也与时俱进, 总线更加标准化、可靠性和安全性让人民更加的放心, 它的精度不断增高、功能不断增多, 并且开发出了网络传感器和虚拟传感器, 为研制更加高科技单片测温系统打下坚实的基础。所以研究基于单片机的数字温度计是非常的有意义[3]。
二、系统总体设计
(一) 电路总框图设计
用热敏电阻-半导体为传感器的温度计, 需要用到A/D转换电路, 而A/D转换电路工作速度较低, 感温电路比较复杂。它可测量到小范围内的温度, 变化率较大, 固有电阻大, 无需延长导线时的误差补偿, 但是热敏电阻阻值的稳定性还不够理想 (一般年变化量在0.1%左右) , 影响准确度的提高。另一个是温度与电阻值之间为非线性关系, 变化率非线性, 是不适合测量高温区的, 而且制作仪器时需要进行线性化处理, 工艺比较复杂。热电偶温度计可测量到小范围内的温度, 热响应快, 耐振动和耐冲击, 可以测量高温区, 测量精度高, 因热电偶直接与被测对象接触, 不受中间介质的影响, 测量范围广, 构造简单, 使用方便。但是它变化率小, 需修正冷接点温度。
在单片机电路设计中, 大多都是使用传感器, 所以可以采用一只温度传感器DS18B20, 此传感器, 可以很容易直接读取被测温度值, 进行转换, 就可以满足设计要求。
(二) 电路总原理图
图1中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置, 图中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时, 发出报警鸣叫声音, 同时LED数码管将不会被测温度值表示, 这时可以变化报警的指数, 从而检测出的温度高低。
三、系统各部分硬件电路
(一) 单片机最小系统
51系列的单片机位于PROTEUS的8051Family子目录中, 其中包括了51单片机的各个核心模型, 如80C31, 80C51, 80C52等;ATMEL公司的AT89C51, AT89C52等;以及飞利浦公司的P89LPC922, P8XC592等。在本文中的虚拟单片机实验实例中使用了AT89C51作为51系列单片机应用的核心处理芯片。在PROTEUS中完整的51系列单片机的核心电路是由一个晶体振荡电路X1, C1, C2和一个复位电路R1, C3组成。51单片机的最小系统包括了单片机芯片, 复位电路, 输入/输出设备, 显示电路以及外围功能元器件。这些是单片机电路工作的硬件基础。
(二) LED流水灯模块
发光二极管 (LED) 是一种常见的指示器件, 被大量使用在照明设备中。工作原理是当有足够的正向电流通过发光二极管时就会发光。当将8个LED和单片机的8位P1端口连接时, 只要控制P1口输出一个8位数据就可以根据二进制数据1或者0控制LED的亮和灭。因此根据实验要求可以设计出8个LED灯依次点亮和一起点亮等不同的实验。流水灯实验是单片机实验中较为基础的实验, 可以帮助学生更好的理解汇编指令和硬件控制。
(三) 继电器模块
继电器是一种常见的电磁原理控制的开关, 通过继电器可以用低压控制电磁铁去间接控制一个单刀双掷开关的状态, 从而间接控制接触段的高压电器。由于51单片机的系统电源通称为5V, 所以当根据系统需要外接大功率外设时就会使用到继电器。虽然说继电器的低压控制端工作于低压电流, 但它的电流相对于单片机的I/O口来说还是比较大的, 所以通称使用三极管开关实现单片机I/O口与继电器的低压控制端接口。
(四) 数码管模块
数码管要正确的点亮, 就需要用驱动电路来驱动数码管的各个段码, 从而显示出需要的信息。也就是说数码管就是8段LED发光二极管根据不同的连接方式来进行工作。在使用中需要进行驱动才能正常工作。在单片机实验实例中如果需要显示多位数码管时就需要占用多个I/O端口来进行控制, 在单片机I/O端口资源相对有限的情况下会选择动态扫描的方式来进行驱动。
(五) 键盘模块
这系统的用户界面使用人机工程学道理, 使用系统科学理论和系统科学方法进行计算, 让其可以适应操作人的使用需求。键盘工作方式:矩阵键盘的工作方式有三种:子程序调用扫描方式、定时模式扫描方式和中断查询扫描方式。子程序调用扫描方式是利用单片机芯片处理器的空闲时间来调用键盘扫描子程序, 来查询键盘的输入。在执行键功能时不再响应键盘输入要求。定时模式扫描工作方式是利用单片机的定时器产生定时中断请求 (一般为8ms) , 单片机芯片在响应定时中断请求后对键盘进行扫描, 如果有键按下时转入键码程序。它的硬件电路和编程扫描方式一样。中断查询工作方式与它们的区别在于有键按下时, CPU产生外部中断请求。进入外部中断后进行键盘扫描。
四、仿真调试
(一) Proteus软件介绍
PROTEUS是英国LabcenterElectronics公司开发的多功能EDA软件。是目前先进的单片机和嵌入式系统的设计和仿真模拟平台。工程师们能够在电脑上完成从电气原理图和硬件电路设计、程序语言代码调试与仿真、模拟/数字电路分析与仿真、系统功能测试与验证到最后形成PCB板的完整的电子电路设计和研发全过程。
(二) 系统调试
仿真电路图如图2所示。
(三) 仿真结果
(1) 当温度值为23.5°时, 温度值在设定值之间, 温度正常, 蜂鸣器不报警; (2) 当温度值为42.5°时, 温度值在超出设定值, 温度过高, 蜂鸣器报警, 并且温度过高报警三极管亮起; (3) 当温度值为8.5°时, 温度值在低于设定值, 温度过低, 蜂鸣器报警, 并且温度过低报警三极管亮起;
摘要：本文将介绍一种基于AT89C51单片机控制, 以DS18B20为测温传感器的数字温度计, 它将使用LCD1602液晶显示实现温度显示。本温度计是多功能的温度计, 具有看数方便, 测温范围大, 测温准确, 数字显示, 适用范围大等优点, 可以手动设置上下温度的零界值, 当测量温度显示不在设置范围中时, 可以响起警报。本课题设计的数字温度计选用DS18B20数字温度传感器, 可测温度范围为-55～～+125 ℃, 它与单片机组成一个测温系统, 具有线路简单、体积小等特点, 而且一条总线可连接多个器件, 可以构成一个低电压低功耗的多点数字测温系统, 十分方便, 也适合于恶劣环境下进行现场温度测量, 有广泛的应用前景。
关键词：单片机,数字控制,温度控制,DS18B20
参考文献
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温度补偿电路设计论文范文第6篇
化工管道在使用时,如果不对其进行支撑和限制,随着环境温度的升高,化工管道就会发生热胀冷缩的现象,进而发生严重的变形。而当化工管道进行自然收缩时,不会给设备或者是其他的部件造成热应力的影响。但是当化工管道受到一定的支撑和限制时,就不会发生自然收缩的现象。能起到支撑和限制作用的主要为支撑框架、相连接的设施以及其他部件等。 因此当环境温度发生较大的变化时,热应力也会随之产生,并影响支撑和限制化工管道的框架以及设备,从而使得化工管道以及相连接的设施发生故障而不能进行正常的运作,甚至还会引发非常严重的安全事故。因此为了避免热应力的出现,就必须将化工管道的柔性进一步增强,从而避免由于环境温度变化使得化工管道形成热应力,进而对化工管道、支撑框架以及相连接的设施造成不良的影响。
在化工管道设计的过程中,首先要将其设备的布置流程进行优化,再优化化工管道的布局。只有当布置流程设计完成后才能对化工管道进行安装,然后根据管路的走向来分析应力。 补偿设计一般有两种方法,一种是使用补偿设备,一种是自然补偿法。后者由于具有结构简单、补偿效果好、成本低以及使用可靠等优点,因此在进行补偿设计时一般都使用这种方法。
2化工管道设计中的自然补偿法分类
2.1计算公式
在化工管道设计中的自然补偿法主要有三种,L、T、Z型,其补偿量可以通过以下公式进行计算:
△L=a·△t·L
其中,a为化工管道材料的线性膨胀系数(mm(/mm·℃));
△t一温差;
Laxail为化工管道支撑框架之间的热位移有效长度(mm)。
2.2 L型
L型的自然补偿是一种非常简单的补偿方法,它是利用一个弯曲的管头来构成转弯,从而达到补偿变形的作用。其中短臂长度的运算公式为:
l=l.1(△LDW/300)1/2
其中,l为L型的短臂长(mm);
△L为化工管道长臂的实际热增长量(mm);
Dw为化工管道的外直径(mm)。
2.3 Z型
这种自然补偿方式的使用也非常普遍,它主要是利用两个化工管道的弯头来构成转弯,其短臂长度的运算公式为:
l={6·△LED/107[b](1+1.2n)1/2
其中,l为Z型短臂长(mm);
△L为两根化工管道的总热增长量(mm);
为化工管道的材质的模量(MPa);
Dw为化工管道的外直径(mm)。
化工管道设计中的Z型补偿方式一般会受到两种位移和重力,这两种位移和重力分别来自不同的方向。而垂直方向上的管壁发生的变形,其热应力主要由水平方向上的管臂进行补偿,而水平方向上的应力你就会被垂直方向上的臂所吸收。如此一来,当水平方向上的臂以及垂直方向上的臂越长时,这种补偿方式所能提供的补偿效果就更好。
2.4 ∏型
∏型的自然补偿方式是将四根或者六根化工管道的弯头用来构成转弯,一般布置的方式为立体形式。这种自然补偿需要在固定的框架之间进行布置,并且要尽可能的布置在中点位置,从而保证其具有良好的补偿作用。另外另个固定框架之间的距离要大于化工管路整体整体长度的三分之一。
3化工管道设计中的自然补偿法增强措施
3.1增加柔性
化工管道设计中的自然补偿法对其柔性具有非常高的要求和标准,因为较高的柔性能够避免化工管道发生变形,即便是发生了变形也能将其控制在干弹性的状态之中,从而使其不会发生塑性的变形。另外针对化工管道中的平面管系,可以通过伸长远离固定框架的化工管路来延长其长度。同时可以通过使用没有热膨胀或者是只有少量热膨胀的化工管道来增加其柔性。
3.2优化布置
通过改变限制化工管道的条件也能够达到增强化工管道自然补偿作用的目的。在热应力比较大的局部区域内,可以通过安装具有弹性的支撑吊架、框架的限位吸收、热应力的分散等方法来降低其引力变形的效应。另外当管线没有发生较大程度的位移时,为了避免化工管道发生较大的变形,远距离的化工管路就需要依靠框架的固定点来进行分解,从而使其能够形成个体的比较简单的管系。同时还要在容易受到震动、冲击或是需要进行限制位移的部位安装固定框架。
3.3设备布置
当常规的化工管道设计中的自然补偿法不能有效的减少由于环境温度变化而引起的应力变形时,就需要通过布置设备来加以保护,从而确保化工管道的安全性以及设备的安全性。 另外在设备布置的过程中,还要尽量防止化工管道的热应力超出限制的问题,特别是针对自然补偿法,应尽可能做到一次性补偿化工管道的热应力变形。
摘要：本文对化工管道设计中的自然补偿法进行了研究和分析,同时阐述了自然补偿法的优点和分类,并就如何增强化工管道设计中的自然补偿的作用提出了一些意见和措施。
关键词：化工管道设计,自然补偿法,研究,措施
参考文献
[1] 王一.化工管道设计中常用的自然补偿法研究[J].化工管理,2016,02:24.