NTC是負(fù)溫度系數(shù)的英文縮寫(xiě), 所謂NTC 熱敏電阻器就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料, 采用陶瓷工藝制造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì), 因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類(lèi)似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時(shí), 這些氧化物材料的載流子( 電子和孔穴) 數(shù)目少, 所以其電阻值較高; 隨著溫度的升高, 載流子數(shù)目增加, 所以電阻值降低。利用這一特性, 可將NTC 熱敏電阻通過(guò)測(cè)量其電阻值來(lái)確定相應(yīng)的溫度, 從而達(dá)到檢測(cè)和控制溫度的目的。采用不同的制作工藝方法, 結(jié)構(gòu), 形狀, 可以獲得各種各樣的NTC 熱敏電阻, 它們廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量, 溫度補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域。NTC 在生產(chǎn)出來(lái)后, 每個(gè)阻值隨溫度變化的特性并不一致, 這就需要對(duì) NTC 按照不同的阻值變化范圍進(jìn)行分選。本系統(tǒng)以 PIC16F877A 芯片作為下位機(jī)控制NTC 分選過(guò)程, 采用8 位高速單片機(jī)C8051F022 做為核心的上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理, 串行EEPROM芯片來(lái)記錄數(shù)據(jù); 并利用 CH375 芯片將記錄數(shù)據(jù)安全而準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)儲(chǔ)到U 盤(pán)上, 可以方便的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理, 并配以液晶顯示屏, 人機(jī)交互更友好。該儀表具有分選準(zhǔn)確, 運(yùn)行穩(wěn)定, 操作簡(jiǎn)便, 人機(jī)界面友好, 管理方便的優(yōu)點(diǎn)。
1 系統(tǒng)組成及工作原理
     本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調(diào)完成, 硬件部分主要完成各個(gè)傳感器信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換, 電磁閥的動(dòng)作, 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及各種信息的顯示; 軟件主要完成信號(hào)的處理和控制, 數(shù)據(jù)的管理等功能。軟件方面首先由PIC 芯片的程序完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換和控制, 同時(shí)在C8051F022 芯片上移植入Small RTOS 嵌入式操作系統(tǒng), 使其運(yùn)行的迅速性、實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性更高, 更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理和存儲(chǔ)。整個(gè)系統(tǒng)的工作原理是首先將待測(cè)NTC 浸泡在油中來(lái)保持其恒溫, 然后將其兩端電壓通過(guò)串行模/數(shù)轉(zhuǎn)換器件ADS1110 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳送給 PIC16F877A 單片機(jī), 接著PIC16F877A 將所得的數(shù)值與先測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)電阻的數(shù)值相比較后進(jìn)行分檔, 再通過(guò)74LS595 移位寄存器輸出控制電磁閥的動(dòng)作, 從而將NTC 正確的分選出來(lái)。同時(shí)PIC16F877A 將分檔值通過(guò)485 通訊傳輸給C8051F022 芯片。C8051F022 將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的顯示在液晶屏, 并把數(shù)據(jù)存入串行EEPROM 芯片24AA512 中, 操作人員隨時(shí)可以用U 盤(pán)將數(shù)據(jù)拷走保存。C8051F022 也可以將輸入的一些參數(shù), 比如速度, 分檔值等, 保存并傳送給PIC16F877, 來(lái)控制它的運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.1 下位機(jī)控制模塊
     PIC 系列單片機(jī)是美國(guó)微芯推出的CMOS 系列單片機(jī), 該系列芯片采用精簡(jiǎn)指令集(RISC) , 哈佛總線(xiàn)結(jié)構(gòu), 2 級(jí)流水線(xiàn)取指令方式, 具有實(shí)用、低價(jià)、指令集小、簡(jiǎn)單易學(xué)、低功耗、高速度、體積小、功能強(qiáng)等特點(diǎn), 體現(xiàn)了單片機(jī)發(fā)展的一種新趨勢(shì)。PIC16F877A 是微芯公司采用14 位RISC 指令集的中級(jí)產(chǎn)品。該芯片內(nèi)含A/D、內(nèi)部EEPROM 存儲(chǔ)器、比較輸出、捕捉輸入、PWM 輸出、I2C 和SPI 接口、LCD 驅(qū)動(dòng)、FLASH 程序存儲(chǔ)器讀寫(xiě)等功能, 應(yīng)用十分廣泛。 PIC16F877A 首先通過(guò)I2C 總線(xiàn)從模/數(shù)轉(zhuǎn)換部分獲取數(shù)據(jù)。這里采用了ADS1110 芯片進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。 ADS1110 是精密的連續(xù)自校準(zhǔn)模/數(shù)(A/D) 轉(zhuǎn)換器帶有差分輸入和高達(dá)16 位的分辨率封裝為小型 SOT23 - 6。片內(nèi)2.048V 的基準(zhǔn)電壓提供范圍為± 2.048V 的輸入差分電壓。ADS1110 使用可兼容的I2C 串行接口在2.7V 至5.5V 的單電源下工作。ADS1110 可每秒采樣15、30、60 或240 次以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。片內(nèi)可編程的增益放大器( PGA) 提供高達(dá)8 倍的增益, 并且允許以高分辨率對(duì)較小的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。在單周期轉(zhuǎn)換方式中ADS1110 在一次轉(zhuǎn)換之后自動(dòng)掉電在空閑期間極大地減少了電流消耗。ADS1110 的連接電路如圖2 所示。圖中RX 為待測(cè)電阻, R0 為標(biāo)準(zhǔn)電阻, 為了保證測(cè)量準(zhǔn)確, 其上所加的2 伏電壓是由10 伏精密電壓基準(zhǔn)芯片REF102 將輸入24 伏電壓轉(zhuǎn)換為10 伏電壓基準(zhǔn)后, 再經(jīng)過(guò)電阻分壓和電壓跟隨器隔離后產(chǎn)生的, 電壓十分的穩(wěn)定。待測(cè)電阻RX 兩端的電壓再經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓跟隨器隔離, 如圖3 上OP07 所示電路, 以防止電路右邊的阻抗對(duì)測(cè)量的影響, 然后再經(jīng)過(guò)一個(gè)一階濾波后傳輸給了ADS1110, 這樣就排除了外界對(duì)檢測(cè)的干擾, 保證了待測(cè)電阻RX 兩端電壓穩(wěn)定, A/D 轉(zhuǎn)換的精度極高。

 

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