51单片机控制的红外加热器设计+代码(3)
1.2 各主要系统的介绍分析（1）.温度采集系统要设计一个加热系统，首先需要了解被加热物体的温度情况，所以设计系统首先要先设计一个温度的有效采集系统。在市场上众多的温度采集传感器中有两种主要的温度传感器系统，第一种是使用单一的传感器来采集信号源，而后将采集到的信号输入到A/D 转换器中，进行信号的转换，使得信号可以被单片机所识别。这是一种最常被使用的温度采集方式。还有一种温度传感器叫做智能温度传感器，它采用集成电路的形式，他将普通的温度传感器与A/D 转换器集成在一起，这样做可以提高测量的精度，减少系统的体积，但是因为智能温度传感器价格较高，且传感器的温度使用范围较小，大部分温度不超过150 度，所以一般被使用于较小温度，和高精度的测量场合。我们这次的设计要求是温度在0—400 之间，所以还是选用传感器的传感器组合方式，并使用价格与精度都比较合适的PT100 传感器。（2）.单片机系统单片机是整个系统的处理中枢，需要将从传感器得到的信号进行处理，在输出信号来控制来控制显示器，输出数字显示当前被加热元器件的温度，同时控制加热器在合适的温度来输出温度。我们在大学中所学的主要是 51 单片机系统。51 单片机是一个比较经典的单片机，它的变成较为简单，接口较多适合我们所设计的系统。在市场上众多的单片机中，我选择了AT89S52 单片机。AT89S52 单片机与 51 单片机的接口几乎完全相同，而且在他的内部拥有8k的可编程的Flash 的存储器，可以让我们自由编程满足我们的设计需要。单片机系统设计时需要设计单片机的最小系统，分别是时钟电路，复位电路。时钟电路是为单片机提供晶振的周期信号，是的单片机可以正常运转。而复位电路是在单片机死机的时候可以快速的恢复正常的运作状态。这两个系统是单片机的重要部分，在设计时会特别说明。（3）.显示系统加热系统需要将采集到的温度显示出来，是的操纵系统的人可以观察被加热系统的实时温度，这个时候，我们需要一个显示系统可以实时的显示温度状况。显示温度的就是显示器，如今我们最常使用的是两种显示器，他们分别是 LCD 以及LED 显示器。LED 显示器是使用二极管组合起来的的显示系统。每次的显示只能显示一个数字，但是因为单片机扫描系统非常快，是的数字显示的时间间隔很小，在人眼看来就像是一个连续的字。LED 显示器有两种显示方式分别是共阴极显示，以及共阳极显示方式。在使用LED 显示器的时候，单片机每次每一个输出口输出一个信号，而 8 个接口输出的信号共同组成了一个数字信号，同时通过信号的扫描，快速输出一段的数字。而LCD 显示器主要是由段式与点阵式是两种显示方式，段式的显示器相思雨 led的显示器，每个数字是由多个二极管组成的，通过不同的信号输出可以显示不同的信号，而点阵式的显示器的显示是呈正交的带状分布，可以现实的更多形式。（4）.信号放大系统单片机需要将输入的信号进行处理，然后输出控制信号来控制加热器的的温度控制。但是单片机输出的信号过小无法有效控制加热器。所以时候就需要一个信号的放大系统，将单片机中所输入的小信号进行放大，控制进而控制红外加热器。一般市场上使用的都是可控硅系统，它的原理类似于二极管，当通电时pn 结的电阻效果消失，电源接通，可以给用电器通电。当没有信号是pn 结关闭，电路无法通电。这样可控硅就相当于是一个开关可以控制电路的开合。且它是用小信号控制大信号，系统比较安全。我们本次设计是使用光电双向可控硅。由单片机输出的信号控制放光二极管，当有信号时发光二级光发光，发出的光照射到光电传感器上面，是电路打开，相当于加热器通电。当单片机没有输出信号是，发光二极管断路。（5）.红外发射器红外加热器是以辐射作为传热形式的一种加热器，它是利用电磁波来传递能量，当被加热的物体被照射到红外线时，一部分的射线被反射了回来，还有一部分穿了过去。当被加热的物体的吸收波长与发射的红外线的波长一致的时候 ，远红外线就会被加热的物体所吸收。在这个时候，物体内部的原子与分子就会发生共振，产生了剧烈的振动，而这些振动会使物体的温度升高，从而达到了加热物体温度的目的。红外加热器的型号众多，我们需要根据我们所需要加热的温度以及加热器的尺寸来选择合适的红外加热器。（6）.复合抛物面聚光器红外发射器输出的信号是比较分散的，我们在设计时需要使用一个聚光器械将零散的光线聚集从而达到较好的加热效果。在这个加热系统中我们使用复合抛物面系统。复合抛物面聚光器的简写是CPC（Compound Parabolic Concentrator）。顾名思义，它是一种抛物面为基础的聚光器。在设计CPC 有许多参数我们需要特别注意。首先是聚光比，他代表了聚光器对光线的聚光能力，但聚光比并不是越大越好。随着聚光比的增大，实际聚光与理论聚光比的差距越来越大，也就是误差越来越大，这造成了数据的不准确，所以我们要按照设计要求合理选择聚光比。接收半角也是 CPC 系统设计时的重要参数，接收半角的大小决定了射入CPC的光线有多少可以被接受。也就是说接受半角直接决定了聚光比。同时我们再设计的要充分考虑经济性要求，这样就需要考虑截取比。因为随着CPC 高度的增高，最上边的聚光能力其实并不高，所以我们需要截取上部聚光能力较低的部分，只要控制要截取比，就可以达到聚光比减少较小的情况下，来获得更好地经济效益，达到较高的聚光比。