基于单片机的恒温控制系统的设计研究

StepPeng33

摘要:研究了怎样由单片机实现恒温烘箱的恒温控制。从硬件和软件两方面介绍了温度控剌系兢的设计思路，对硬件原理围和程
序流程困作了系统的描述。具有键盘温度给定值、LED显示温度值和温度地限报警的功能，实现自动控温。
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关键词:单片机恒温烘箱 模糊拉制

/ A* ?  z( H5 _温度是工业生产中常见的工艺参数之
, }- ]' [# t/ N) c, E" V8 w4 p一。对于不同生产情况和工艺要求下的温
度控制，所采用的加热方式和控制方式都
& Q( E, j, W0 E, E3 m不同。本文的电热恒温烘箱采用单片机做
! X: d( [5 I$ {$ ]% b主控单元，并采用模糊控制技术可实现对
, n; i/ w" k! Z' _; r: K: S温度的采集和控制等要求。
) L0 ^2 \# k/ Y7 C( a' N1系统总体方案设计
: f6 j7 D1 W' A5 Q- A温度控制系统总体方案设计分为三个
5 V0 ^) e  [1 b3 D/ `* g部分:人机对话部分、主机和温度检测与
控制部分。
# r+ y& L5 u6 Y$ f2系统硬件设计
根据系统的总体设计方案，选择系统
所需的硬件设计电路如图1所示。其中包
9 `; @" d/ l* k2 f9 o2 ~( x括:主机、温度检测部分.温度控制部分
和人机对话部等。
2.1主机
选用AT89C52作为控制系统的主机..
* Y6 v- M5 l" g5 y: x它是一种低功耗、高性能、CMOS8位微处
理器.由于其内部有8KB的flash存储器，
因此不需要外扩程序存储器。
1 A  g! ^, l8 Z2 i2 L2.2温度检测部分的设计
/ T* A  R% Z, P. H1 Q; o  u温度检测部分包括温度传感器、变送
7 X- O' o8 b9 T8 @& D1 S5 |2 M器和A/D转换器三部分。
/ [  ~5 ]/ |- E这里温度传感器选择如下:本系统的
测温范围是50~200C，可选用型号为
1 o& c% [5 w& ~* tWZB-003.分度号为BA2的铂热电阻，适
+ M' z/ k5 _+ Z9 O2 p- Z用于0- 500C的温度测量范围，可以满足
* O: E/ K' r, A2 M. b6 v本系统的要求。
选DBW-130型温度变送器， 将0~
10mA信号转换成与温度成正比的电压，
当温度在50~ 200C时变送器输出0 - 2V
+ M1 F+ R- P; z2 ^( Y; d- I的电压。
9 _, n5 C  t+ L6 G7 C! R本系统要求温度控制误差≤士2C，
采用MC14433八位A/D转换器，最大量
: A  G( N+ z" u7 A" w化误差为土0.5 x (1/255) x 200C=土
+ w6 E  R) n' @' G0.4C,能够满足精度要求。
  d6 c3 k- h% J0 j, P2.3温度控制部分设计
6 h& X" W! P. B, p温度控制部分包括D/A转换器、光耦
, D' {6 t. H1 g. R! F合元件、驱动器、晶闸管功率调节器和电
热丝几部分。
" @  E7 w& S9 Q0 P7 o双向晶闸管和电热丝串接在交流220V
8 O( J( S6 C# A; l2 _- L; ?供电回路中。单片机经运算输出的数字控
制量从P2口输出，通过DAC0832转换成
2 r$ J$ y3 j! r  X  R模拟量，通过光电隔离器和驱动电路送到
可挖硅的控制端，从而控制电阻丝的通电
) _/ ^6 Q! [3 u9 S8 P) v加热功率。
2.4人机对话部分的设计
人机对话部分包括显示、键盘和报警
三部分。
2 C$ q; f8 ]) T$ l4 {0 e(1)显示部分的设计
$ ~5 t  O  @2 q/ O6 F5 I在本设计中使用74LS164，它是8位申
人并出移位寄存器，作为静态显示器的显
示输出口。段码由串行口RXD经移位寄存
, i4 o+ w: G9 Y7 C5 i& W* U- M7 M器井行输出到LED显示器。
(2)键盘的设计
本系统中键盘处理程序采用扫描工作方
式进行处理，利用CPU在完成其他工作的空
余调用键盘扫描子程序。既保证了任务的优
# d, m# g3 U4 c先级，同时又能及时响应键盘的操作。
$ _7 ]  x# w# p: R(3)报警功能的实现
当恒温箱温度高于或低于设定温度
时，P3.4口送出的低电平经反向器驱动蜂
5 A+ j9 ]4 p: `# H! n, `鸣器鸣叫报警。
3系统的软件设计
& U- t( `5 Z: }3 x* U( Z* ~3.1主程序流程图
8 V8 W, t8 t5 n9 C主程序流程图如图2所示。主要完成:
对单片机硬件资源进行初始化t温度的数
据采集;外部中断响应;温度控制越界报警
) Z9 q3 K6 w1 @1 w9 `等功能。
3.2温度控制模糊决策程序
本系统模糊决策程序的输人信号为0
t和△t, Ot=设定温度-测量温度，04=
1 x3 r$ H/ J: s9 k  F) Z( m本次温度-.上次温度。当-5C≤0 t≤+5
% p. d) y! [0 g+ C. O" _) a* D5 |: nC，-1C≤0 t,≤+1C的范围内变化时，
根据模糊决策输出相应的控制量，当0 t
5 [) i' b: R& O$ _/ a( T<-5C或0 t< -1C时，输出控制为最大
" h8 h  c$ H0 f. v. Y3 H值，当0t>+5C或0 t> +1C时，输出.
3 Z. n, W& v; J1 B, W) P, ~控制量为最小值。

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winushej

选用AT89C52作为控制系统的主机.它是一种低功耗、高性能、CMOS8位微处理器