一种低温恒温槽的测温与显示系统设计

段争光
(1. 安徽工程大学, 安徽 芜湖 241000;2. 芜湖职业技术学院, 安徽 芜湖 241006)
 
摘要:该低温恒温槽以 ARM 为控制系统, 采用 DS18B20 采集温度送入数显式触摸液晶屏。显示内容包含测量温度和设置温度、 工作时间和工作状态及控制指示等, 能更加直观地显示低温恒温
槽所需的信息量。
 
**词:低温恒温;ARM;温度控制
 
中图分类号:TB663 文献标志码:A 文章编号:1000 -0682(2014)01 -0064 -02

0 引言
 
对流体热物性的测量, 低温恒温槽是不可或缺的设备, 低温恒温槽的测温精度直接影响相关测量参数的精度。目前**内市场上的低温恒温槽控制精度不高, 高精度低温恒温槽设备多为订制。该研究针对低温恒温槽的温度测量和显示系统进行设计, 温度测量精度高, 温度显示分辨率可达到 0. 062 5 ℃,采用触摸式 LCD, 显示直接、 美观, 操作方便。为打开我**低温恒温槽的高精度市场铺平道路。
 
1 温度测量
 
考虑到测量精度和显示分辨率的要求, 该文采用 DS18B20 温度传感器进行温度采集。该传感器采用 1 - wire 技术进行通信, 只需一线直接连接ARM 的 GPIO 口, 接上拉电阻。测量时设置为以 12位数字量进行传输, 其中小数部分 4 位, 分辨率0. 062 5 ℃, 低温( -10 ℃)测量精度为 0. 5 ℃。温度测量程序流程如图 1 所示。**先对温度传感器进行初始化, 拉低通信线 480 ms 以上, 产生复位脉冲后释放该线, 释放时产生上升脉冲, 延时 60 μs 产生应答脉冲, 器件即工作。再对其发送 ROM 命令和温度转换命令, 延时 1 s 再次初始化芯片, 等到应答脉冲后读出暂存器中温度数据, 经过处理后送入LCD 屏显示[1 ] 。25 次未能读到应答脉冲, 设置读取失败标志后返回。
 
2 显示方式及软件实现
 
LCD 显示内容包含设置温度、 测量温度、 测量时间和加热、 制冷、 循环选择等的显示和输入。订制的数显 LCD 触摸屏采用 HT1621 进行多路驱动实现显示。一对一的触摸按键通过 ADPT008 进行转换后送入 ARM。LCD 驱动结构框图如图 2 所示。触控部分电路原理图如图 3 所示, 其中 B1 ~ B7 接触摸屏输出引脚, P20 ~ P25 接 ARM 的 GPIO 口。LCD无触 摸 操 作 为 高 电 平 状 态, 进 行 相 应 操 作 时ADPT008 的 TOUCH 口输入为0, 对应 OUT 口输出0送入 ARM, 即可判断相应操作。串入电阻 R8 ~ R14为配合电容调节触控灵敏度。触控灵敏度由电容C17、 C107 进行调节, 电容容量越大, 灵敏度越高[2 ] 。芯片的通电需要在其他器件通电后单独通电, 以防过大的浪涌电流。


显示驱动芯片选用 HT1621, 其引脚 CS 为片选, WR, DATA 实现串行通信, 这 3 个引脚与 ARM进行通信控制 LCD 显示。SE1 - SE32 接 LCD 的点字符引脚。CO1 - C04 接 LCD 矩阵电极的 4 位公共端。
 


在 进 行 显 示 部 分 编 程 时, ** 先 保 证 芯 片HT1621B 处于被选中状态, 通过写控制 WR 和数据口 DATA 送入操作命令和显示内容。显示子程序编写流程如图 4 所示, 可完成 LCD 屏的打开和数据写入。写入数据为 13 位, 低 4 位为数据, 5 ~ 10 位为RAM 地址, **高 3 位 101 为写模式码。系统设置为12 位, **高 3 位 100 为命令模式码, 低 9 位为命令代码[3 ] 。
 
3 测试
 
整体运行测试, 液晶屏的显示为 4 位公共端, 以1/3 偏压显示亮度**为合适;触摸灵敏度电容 C17、C107 分别选 10 nF、 4. 7 nF。温度的测试精度为 ±0. 5 ℃。
 
4 结束语
 
低温恒温槽的测温和显示充分利用了 ARM 的软件和硬件资源, 从而实现了温度的测量和显示以及其他控制信息量的显示。
 
参考文献
 
[ 1] 吴江涛, 刘志刚. 一种新的高精度流体热物性测试用低温恒温槽的研制[J] . 西安交通大学学报, 2004, 38(5):504 -507.
[ 2] 潘文诚. 精密低温恒温槽温度控制器[J] . 自动化仪表, 2004, 25(3):34 -37.
[ 3] 戴佳, 戴卫恒. 51 单片机 C 语言应用程序设计实例精讲[ M] . 北京:电子工业出版社, 2006.
[ 4] ADPT008 技术文档[ Z] . 阿达电子有限公司技术文档.
[ 5] HT1621 技术文档[Z] . 广州周立功单片机发展有限公司.