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
5 }7 d  b1 b7 I2 L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。

关键词:单片机恒温烘箱 模糊拉制

温度是工业生产中常见的工艺参数之
7 C# S; C" t1 A. Q; ^7 R9 s) m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
; |1 i5 T& y, Y# h1 M, d9 x不同。本文的电热恒温烘箱采用单片机做
主控单元，并采用模糊控制技术可实现对
& D: T, j; B' y( R0 i温度的采集和控制等要求。
5 m* Y4 R7 s/ \, \1系统总体方案设计
温度控制系统总体方案设计分为三个
部分:人机对话部分、主机和温度检测与
控制部分。
4 [+ Z3 w. W; U; ?2系统硬件设计
) |) p' p1 J3 u( W9 D/ p+ b根据系统的总体设计方案，选择系统
  N2 Q6 o' `( E# @) [所需的硬件设计电路如图1所示。其中包
  _) F2 A9 b+ F- m9 p" C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..
它是一种低功耗、高性能、CMOS8位微处
: G# n6 R: V: L9 p4 Z: X$ U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。
' `( G' q' Q( n- {2.2温度检测部分的设计
/ S. s0 n' U, H  r温度检测部分包括温度传感器、变送
/ S' n/ _9 R- G1 N! J5 W% g器和A/D转换器三部分。
这里温度传感器选择如下:本系统的
4 O( w+ \- Q5 w3 f& V+ `" A测温范围是50~200C，可选用型号为
WZB-003.分度号为BA2的铂热电阻，适
用于0- 500C的温度测量范围，可以满足
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
% g8 t  R$ ^  x3 U. q1 H的电压。
本系统要求温度控制误差≤士2C，
- M) _  x7 q; `% n2 l采用MC14433八位A/D转换器，最大量
7 f$ }7 Z; d% G* g( X! {化误差为土0.5 x (1/255) x 200C=土
, N: m) q1 C  a0.4C,能够满足精度要求。
2.3温度控制部分设计
温度控制部分包括D/A转换器、光耦
2 f+ n( x9 F# S' t$ h6 s& [合元件、驱动器、晶闸管功率调节器和电
热丝几部分。
" g5 m" k. }  l. l8 h, C$ K6 z双向晶闸管和电热丝串接在交流220V
6 `1 ?4 r. r+ h9 D+ K% S供电回路中。单片机经运算输出的数字控
" }$ M1 F) R" N, d# J* l! E% d制量从P2口输出，通过DAC0832转换成
5 @. _; ?( Y4 `  |& e" ?( x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
1 u' D1 Q1 m; p/ N! u, _" K加热功率。
# i: e. l* q, C9 d' z2.4人机对话部分的设计
人机对话部分包括显示、键盘和报警
5 g" Y1 T# ]) q- c  ~! K3 f三部分。
9 z' w: U% a0 X3 ]( w" t, j(1)显示部分的设计
. ~' q7 ~7 w: _* I) @在本设计中使用74LS164，它是8位申
8 x: }0 C% f; f0 y人并出移位寄存器，作为静态显示器的显
8 p1 p) {2 @" R4 e( O5 U示输出口。段码由串行口RXD经移位寄存
器井行输出到LED显示器。
! H' M) U) ?. E4 d: J0 _(2)键盘的设计
本系统中键盘处理程序采用扫描工作方
2 O) M# o( D& w  Y5 ~/ Y式进行处理，利用CPU在完成其他工作的空
8 y% P* l' E; g, r' I" a余调用键盘扫描子程序。既保证了任务的优
先级，同时又能及时响应键盘的操作。
(3)报警功能的实现
1 h% a" q. k5 W$ t" Z% j3 A当恒温箱温度高于或低于设定温度
3 t% q1 ]+ _/ m6 t7 y6 v* M时，P3.4口送出的低电平经反向器驱动蜂
# B. ]/ {3 Z. \: }  q鸣器鸣叫报警。
3系统的软件设计
3.1主程序流程图
1 E5 Y" g3 r& D0 U/ d- x6 V主程序流程图如图2所示。主要完成:
* x/ B! s/ R6 f2 E. M2 o8 l* \% F对单片机硬件资源进行初始化t温度的数
# b" c* o7 d# S) r据采集;外部中断响应;温度控制越界报警
等功能。
# H; Q0 {5 R" |# B  e7 b3.2温度控制模糊决策程序
' d+ T3 Z$ ?0 o5 I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=
- x: l9 A( v3 P8 i本次温度-.上次温度。当-5C≤0 t≤+5
/ |  c! u& b( Q) o* a0 k: YC，-1C≤0 t,≤+1C的范围内变化时，
) @5 a2 H5 d% y# {根据模糊决策输出相应的控制量，当0 t
<-5C或0 t< -1C时，输出控制为最大
& s7 L# p6 c9 A% `. w值，当0t>+5C或0 t> +1C时，输出.
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