[发明专利]数字温度转换控制器

摘要

本发明公开了一种数字温度转换控制器，其特征在于包括：液晶显示单元、CAN通讯端口单元、热电偶数字温度采集单元、PWM脉宽调频光耦隔离输出单元、微处理器和为各单元供电的DC电源转换单元，其中，所述显示单元、CAN通讯端口单元、热电偶数字温度采集单元和PWM脉宽调频光耦隔离输出单元分别与微处理器连接；本申请采用无电解电容、低电压、低功耗、小尺寸封装设计，使电路在恶劣的工作温度环境下，保持电路的高可靠性。

主权项

1.一种数字温度转换控制器，其特征在于包括：液晶显示单元、CAN通讯端口单元、热电偶数字温度采集单元、PWM脉宽调频光耦隔离输出单元、微处理器和为各单元供电的DC电源转换单元，其中，所述显示单元、CAN通讯端口单元、热电偶数字温度采集单元和PWM脉宽调频光耦隔离输出单元分别与微处理器连接；其中，上述微处理器，由ST意法半导体公司ARM Cortex‑M4高性能处理器U3以及相关外围器件组成的控制电路，U3微处理器的第37、34、7脚连接至P1SWD编程调试端口、外部时钟晶振1连接至U3的第5、6引脚、RUN指示LED经R23电阻限流连接至U3第38脚，C10液晶驱动外部滤波电容连接至U3第20脚，上电复位电容C11电阻R10组成复位NRST信号连接至U3的第7脚；液晶显示单元通过程序控制微处理器单元U3对其内部液晶相关控制和状态寄存器进行读写操作，进行3位半段式液晶D6硬件驱动初始化，定义U3微处理器11、12、13、16、17、18脚对应3位半段式液晶D6的SEG0‑SEG5脚，U3微处理器29、30、31、46脚对应为3位半段式液晶D6的COM0‑COM3引脚；U3微处理器通过内部程序对实时采集的温度数据进行处理和判别，通过U3微处理器内部RAM显存读写操作，使液晶驱动输出显示温度和状态信息；PWM脉宽调频光耦隔离输出单元，先有程序控制微处理器U3对其内部TIM 32位定时器进行硬件初始化，设定U3微处理器的27脚为TIM2_CH1通道为PWM模式输出，并通过限流电阻R12连接到U4光耦的输入端1脚，微处理器U3通过程序采集来的温度和控制信息，进行相关计算和判别，通过U3微处理器TIM2_CH1通道输出与温度成正比占空比为50％的方波信号，PWM信号经U4光耦4脚隔离输出，经过三极管Q1、限流分压电阻R11、R15、防接反二极管Z1、经R16限流电阻PWM脉冲输出至接线端子J1的第5脚，经R18限流电阻驱动输出至接线端子J2的第3脚指示外部发光二极管，C9为供电退耦电容，C14为滤波电容，经限流电阻R16输出的频率信号OUT0为24V电平脉冲PWM信号；上述CAN通讯端口单元，通过程序对微处理器U3的CAN口进行硬件初始化，设定U3微处理器第32、33脚为CANRX、CANTX通讯端口，并连接至CAN总线驱动U2芯片MAX3051的第1、4脚，通过外围器件C8总线滤波电容、R6终端电阻连接至U2的第6、7引脚两端，C7为供电退耦电容连接至U2供电端第3脚，、斜率设置电阻R7连接至U2第8引脚，CAN总线通讯7、6脚分别接入J2端子第5、6两脚，进而组成的由微处理器U3、驱动U2控制的CAN总线收发器；上述DC电源转换单元，外接24V电源通过接线端子连接至防接反二极管D7、通过电容C16滤波、为U6电源芯片第5脚提供输入电源，同时芯片使能第4脚并接至电源输入第5脚，使芯片一直处在工作状态，芯片第6脚通过对蓄能电感L3充放电、斩波处理及二极管D8电压释放，输出电压再通过滤波电容C17、C18、C19、C20滤波，分压电阻R21、R22分压取样反馈至芯片3脚，实现定压3.3V输出DC降压转换电路。3.3V再通过滤波电感L2、滤波电容C21、C22为MCU单片机ADC单元提供稳定的电源；上述热电偶数字温度采集单元，由U5热电偶调理集成电路MCP9600、上拉电阻R13、R14组成的人电偶温度采集调理单元；通过程序控制微处理器U3对其内部IIC总线进行硬件初始，设定U3芯片42、43脚设定为SCL总线时钟、SDA为数据输入输出引脚，并连接到数字热电偶温度采集芯片U5的第20、19脚，R13、R14为总线SCL、SDA上拉电阻；微处理器U3通过IIC总线驱动程序对U5数字热电偶温度采集芯片状态和控制寄存器进行读写操作，实现对K型热电偶传感器进行实时温度采集。