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铜河

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0 带温度显示压力控制器项目的设计过程实录

受古欣委托，日前帮在印度工作的本站会员“我心飞翔”设计了一款“带温度显示压力控制器”，现公布设计过程记录，但愿能起到抛砖引玉的作用。由于本人水平所限，在设计过程中肯定还存在不少不妥之处，恳请各位朋友批评指正，本人不胜感激！

一、需求整理：
（一）信号输入
板上有2路压力变送器输入端，压力变送器为DC24V供电，二线制。根据提供的资料显示，压力变送器在24V时负载电阻为450欧，此电阻应选择精密电阻，输出电流4-20mA，相应输出电压为1.8-9V。
（二）控制输出
板上应有2路控制输出，输出为AC220V，用于驱动电磁阀，电磁阀工作电压AC220V，功率50W，电流小于300mA。
（三）电源供给
电源输入为AC220V，系统工作于工业场合，要求抗干扰能力强。
（四）温度测试
需方在12月21日又提出要加一个温度测试。

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[楼主] | Posted: 02-25 20:46

铜河

二、设计思路：
（一）芯片选型：
采用双列直插Mega16单片机，内部FLASH存贮器16K，RAM存贮器1K，EEPROM存贮器1K，8路10位AD，32根双向IO线。
（二）外围电路：
1、输入接口：将2路从压力变送器负载电阻上取得的1.8V～9V输入电压经330欧和120欧精密电阻分压变换为0.48V～2.4V后，直接送AD7705双路16位AD转换器，经转换后与设定的数值进行比较，若压力高于设定值，输出控制打开电磁阀，以释放压力。
2、输出接口：继电器输出2路AC220V电压，用于控制电磁阀。
3、显示接口：LCD12864液晶显示器。后因增加温度测试，直接采用FYD12864-0402B汉字液晶，串行驱动以节省口线。
4、电源输入：AC220V直接输入，DC24V输出、DC5V双输出开关电源模块。
5、编程接口：标准ISP下载线接口。
6、JTAG接口：标准JTAG接口。
7、4按键线键盘接口。
8、RS232接口。
9、温度测试采用单总线数字温度传感器DS18B20，用M16的一根口线驱动。
11、AD转换由AD7705来进行，用TL431为其提供2.5V基准电压。

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[1 楼] | Posted: 02-25 20:47

铜河

图片：

原理设计：

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[2 楼] | Posted: 02-25 20:52

铜河

待续。。。。。。。。

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[3 楼] | Posted: 02-25 20:55

admin

先行者

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我占一个位置先设为精华贴再说

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AVRVi 与您共同发展！赠人玫瑰，手留余香。
一份好的资料，放在机器中会成为垃圾文件；
如果共享出来，就能有成千上万的朋友受益；
每人贡献一点，中国的电子技术将迅速提高。

[4 楼] | Posted: 02-25 22:20

铜河

感谢老大的鼓励！

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[5 楼] | Posted: 02-26 09:07

sunke9

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好东西啊！谢谢铜河的无私！

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[6 楼] | Posted: 02-26 09:19

zhaozhouyu

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好贴,弱弱的问一句,AD6,AD7有什么用,是不是用单片机本身的AD在进行一次转换

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[7 楼] | Posted: 02-27 08:32

zhaozhouyu

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希望能尽快把程序贴出来

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[8 楼] | Posted: 02-27 08:35

zhaozhouyu

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"11、AD转换由AD7705来进行，用TL431为其提供2.5V基准电压。"
这句应该改为用TL431为其提供3V的基准电压

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[9 楼] | Posted: 02-27 08:45

铜河

QUOTE:

引用第9楼zhaozhouyu于02-27 08:45发表的:
"11、AD转换由AD7705来进行，用TL431为其提供2.5V基准电压。"
这句应该改为用TL431为其提供3V的基准电压

谢谢楼上的提醒！
原理图上确实是3V的基准电压，后来由于输入电压最大值只有2.4V，因此取消了一个电阻，基准电压就变成2.5V了，但原理图未及修改。
不错，AD6、AD7是接上的，主要是本人水平有限，怕AD7705不能有效驱动，那样还可以用M16本身的AD进行转换。呵呵。。。

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[10 楼] | Posted: 02-27 09:18

zzh

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对铜河方案的补充建议，因不了解实际情况，仅供大家参考：
１.采用专用集成芯片或者运放OP０７将４～20mA信号直接转换成0.05～4.8V模拟量电压信号；
２.专用集成芯片或者运放OP07可带有零点、增益电位器，用于调整精度；
３.取消AD7705，直接将0.05～4.8V引入M16或者M8，采用10位精度，对于控制电磁阀足够；
4.电磁阀驱动采用固态继电器较好，降低M16受到干扰；
5.零点漂移容易受到温度影响，可以采用软件补偿方法解决；

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zzh

[11 楼] | Posted: 02-27 09:25

zhaozhouyu

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如果有可能,楼主也可以把画好的PCB板贴出来,希望能就这个项目大家多讨论,一起学习!
会一直关注的。。。。。。。。。。

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[12 楼] | Posted: 02-27 09:29

zhaozhouyu

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就“zzh ”的建议：
“１.采用专用集成芯片或者运放OP０７将４～20mA信号直接转换成0.05～4.8V模拟量电压信号；
２.专用集成芯片或者运放OP07可带有零点、增益电位器，用于调整精度；”
我想说的是如果从成本上考虑的话，是不是没有必要！

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[13 楼] | Posted: 02-27 09:38

zzh

对铜河方案的补充建议，因不了解实际情况，仅供大家参考：
另外，控制电磁阀的输出程序中，最好能够有死区，否则，精度过高对电磁阀不利，而且完全没有必要；或者死区在液晶屏上设置；

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zzh

[14 楼] | Posted: 02-27 09:38

zzh

OP０７将４～20mA信号直接转换成0.05～4.8V模拟量电压信号的成本在10元左右，成本已经够低了；

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[15 楼] | Posted: 02-27 09:40

zzh

零点调整是必须有的；

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[16 楼] | Posted: 02-27 09:41

zhaozhouyu

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象他这种经过精密电阻分压得到的模拟量电压信号成本应该更低，可能就1~2块，如果是大批量的话。。。。。

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[17 楼] | Posted: 02-27 09:48

铜河

感谢楼上各位提出的宝贵意见！这些意见对我很有参考价值，在第二版中将体现出来。

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[18 楼] | Posted: 02-27 10:12

zzh

成本、功能、可靠性等各个方面要综合考虑呀；

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zzh

[19 楼] | Posted: 02-27 10:17

魏瑶

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期待中

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[20 楼] | Posted: 02-28 09:49

zzh

描述：OP07图片
图片：

关于 OP07电路：
采用AD公司的高精密放大器OP07构成模拟信号放大电路，OP07具有低输入偏移电压（10uV）、低漂移电压（0.2uV/℃）和宽范围的供电电压（±3V－±18V）, 可以很好地满足该产品的要求。在这里OP07由±5V供电，R18、R79作为调零电阻，输出电压由下式给出：Vout＝Vin（1＋R98/R56）。

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[21 楼] | Posted: 02-29 15:40

admin

先行者

OP07 好东西，多认识一个器件，以后多个选择了

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[22 楼] | Posted: 02-29 15:59

铜河

感谢21楼的朋友提供这么完整的资料。

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[23 楼] | Posted: 02-29 16:24

zzh

OP07也可以用正电源（即DC5V）供电；

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[24 楼] | Posted: 02-29 16:32

zzh

但是４～20mA进入OP07的前需要经过电阻转换成电压信号；

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zzh

[25 楼] | Posted: 02-29 16:35

zhaozhouyu

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请zzh版主说一下为什么要进行零点调整和如何进行零点调整?
谢谢!

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[26 楼] | Posted: 02-29 16:38

zhaozhouyu

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顶一下,不要让它沉下去!

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[27 楼] | Posted: 03-03 10:27

zzh

暂且没有时间，请稍等；

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zzh

[28 楼] | Posted: 03-03 11:17

铜河

印板图片

图片：

现上传印板图片和装好的照片。

[ 此贴被铜河在03-05 19:29重新编辑 ]

附件：

PCB.pdf (146 K) 下载次数:42

附件：

YLKZ2.PCB (713 K) 下载次数:43

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[29 楼] | Posted: 03-04 15:08

铜河

调试步骤：
1、调试FYD12864-0402B汉字液晶显示模块：此模块在以前做过实验，将其移植过来，很方便地实现了各种显示。
2、调试DS18B20温度测试模块：此模块也做过实验，直接移植过来，将其端口稍作修改即完成。由于此处只用了一只，因此不用对其进行ID匹配。
3、调试AD7705：此步难度较大，后面专门进行说明。

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[30 楼] | Posted: 03-04 15:17

zhaozhouyu

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速度真快啊!支持,强烈顶一下!不知道楼主愿不愿意把PCB图用PROTEL文件的形式上传上来!

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[31 楼] | Posted: 03-05 14:21

铜河

QUOTE:

引用第31楼zhaozhouyu于03-05 14:21发表的:
速度真快啊!支持,强烈顶一下!不知道楼主愿不愿意把PCB图用PROTEL文件的形式上传上来!

印板文件已经上传到29楼。

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[32 楼] | Posted: 03-05 19:30

铜河

第一版程序

此版程序是已经调好一路输入，一路控制的，由于压力传感器的输出电流跟压力之间的转换有一个关系，不知我这种转换方式是否正确，后面将说明传感器的数据。
但由于本人手上没有这个压力传感器，只能采用模拟的方式进行调试，请各位高手出出主意，有没有更好的办法？谢谢！

附件：

程序.rar (314 K) 下载次数:54

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[33 楼] | Posted: 03-05 19:37

铜河

AD7705

由于本人水平所限，目前只调通了AD7705的一路输入，另一路始终不正确。
现上传AD7705的资料，请各位高手看看双路该如何调出。

附件：

AD7705中文资料1.pdf (387 K) 下载次数:43

描述：AD7705英文手册
附件：

AD7705-1.pdf (286 K) 下载次数:25

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[34 楼] | Posted: 03-05 19:42

chilly

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酷帖～～～

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[35 楼] | Posted: 03-05 19:49

zhaozhouyu

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楼主,请问一个硬件设计上的问题:
你在需要非常稳定电源的地方都加了LC电路,请问你根据什么确定出来的电感值和电容值,是凭公式,还是凭经验大概确定的一个值,如果是凭经验,那他们与电流的关系是怎样的,谢谢!

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[36 楼] | Posted: 03-06 10:38

铜河

QUOTE:

引用第36楼zhaozhouyu于03-06 10:38发表的:
楼主,请问一个硬件设计上的问题:
你在需要非常稳定电源的地方都加了LC电路,请问你根据什么确定出来的电感值和电容值,是凭公式,还是凭经验大概确定的一个值,如果是凭经验,那他们与电流的关系是怎样的,谢谢!

凭经验。实际上这几个LC可用可不用，原因如下：
1、定做的开关电源模块的输出电压稳定性已经能达到要求。
2、各路电源输出电流都不大，5V输出电流不超过100MA，24V输出电流不超过30MA，电源的富余量较大。
3、开关电源的频率较高，又带屏蔽外壳，外壳通过FG接地。
4、LC的主要目的是防止电源上的几个负载相互串扰。
不知我的考虑是否有问题，请大家指正！

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[37 楼] | Posted: 03-06 10:49

铜河

压力传感器说明

压力传感器为两线式接口，通过屏蔽线联到控制器。供电电压为DC18-36V，输出为4-20毫安电流。
本控制器采用DC24V供电，查表得传感器负载电阻为450欧，经计算，采用120欧与330欧精密电阻串联作为其负载电阻，采样电压自120欧上取得，值为0.48-2.4V，因此，将基准电压改用2.5V实现AD转换。
对应关系：
4毫安对应0公斤压力，就是0Mpa；20毫安对应400公斤压力，即40Mpa。
压力传感器的工作范围即是0-40mpa，线性工作（我心飞翔提供以上传感器数据）。

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[38 楼] | Posted: 03-06 11:00