基于单片机的恒温控制系统的设计研究

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1 f9 X# f/ u' M  r) O9 n6 ~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
& x; P7 q4 J8 S9 c  b% S0 T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。
7 Q* M, x; M+ |6 E+ C# q( a
关键词:单片机恒温烘箱 模糊拉制
% F1 `8 y8 I6 q- T" J7 t& J
温度是工业生产中常见的工艺参数之
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
; v" Z5 J( `; V  O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
温度的采集和控制等要求。
$ `* N8 k  ~1 q9 r' S1系统总体方案设计
9 S7 P% l% [: @5 ?2 ~1 P  l温度控制系统总体方案设计分为三个
% E8 V: I* ~1 ]% a9 \5 M1 y- V# A" D' Z部分:人机对话部分、主机和温度检测与
6 U' ^+ ]7 v2 N  [+ J5 _控制部分。
% O$ |6 d! l8 w9 y! h' R2系统硬件设计
根据系统的总体设计方案，选择系统
' I$ L  e1 Q# }* h6 y9 E" O' ~# a, Q所需的硬件设计电路如图1所示。其中包
5 G- G8 B2 P6 q! a5 y括:主机、温度检测部分.温度控制部分
( s  Q; `( M$ [7 l3 ~$ g4 m和人机对话部等。
! p9 O. W& ]$ H. @2.1主机
& Q6 u. E1 w* h7 [: Z2 _选用AT89C52作为控制系统的主机..
) W+ h7 K& X: r) G! J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。
2.2温度检测部分的设计
温度检测部分包括温度传感器、变送
8 E" ~! a. L6 Z" o% ]器和A/D转换器三部分。
; K' w8 X. \" |! t+ g这里温度传感器选择如下:本系统的
# J  r2 b  _' a% L- l4 L测温范围是50~200C，可选用型号为
" o7 L* ^+ x& ]* z' `1 A, ?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
1 q+ l0 n+ g: p- A/ I" L本系统的要求。
选DBW-130型温度变送器， 将0~
, ~. f. {0 r. C$ f4 L10mA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
的电压。
- r& ^, r. [% G& G2 {) p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
) w- T: i, s% r# d$ u1 R" h; [化误差为土0.5 x (1/255) x 200C=土
0.4C,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
合元件、驱动器、晶闸管功率调节器和电
热丝几部分。
( G8 {) s5 l' A( M双向晶闸管和电热丝串接在交流220V
) p6 M" N0 A. a9 X8 N4 w# K  l供电回路中。单片机经运算输出的数字控
; k0 M  \7 m7 B( `8 m5 D制量从P2口输出，通过DAC0832转换成
6 ~/ @) l% L8 _1 T* c' g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
加热功率。
! ~& u  n' j  u7 J, L2 A9 _: N2.4人机对话部分的设计
人机对话部分包括显示、键盘和报警
: T; Y9 [5 s+ _* d0 E三部分。
(1)显示部分的设计
在本设计中使用74LS164，它是8位申
0 j: S! {0 u6 O0 g0 }; o( j% A# s7 N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
  D  M( K1 o4 c# R4 P& Q: i器井行输出到LED显示器。
# k4 F. x) F) @2 K(2)键盘的设计
5 O% [3 U. q; D3 w* ^7 H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
- B0 ?3 k( S. `3 c余调用键盘扫描子程序。既保证了任务的优
& Y7 `* ?2 X2 ], ^5 ^& q先级，同时又能及时响应键盘的操作。
(3)报警功能的实现
当恒温箱温度高于或低于设定温度
* d1 E; \, a- ^0 B时，P3.4口送出的低电平经反向器驱动蜂
鸣器鸣叫报警。
5 k1 Q$ ]0 t( f4 r0 r- j* X3系统的软件设计
7 t6 A+ |/ S: ]6 f% w3.1主程序流程图
主程序流程图如图2所示。主要完成:
2 ^; {" Z' Z- |7 ^$ @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
等功能。
" g5 ~% L) t" G/ {% ~  m3.2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=
本次温度-.上次温度。当-5C≤0 t≤+5
C，-1C≤0 t,≤+1C的范围内变化时，
3 `- @: B2 n" N4 y( {根据模糊决策输出相应的控制量，当0 t
( ^! Q9 T5 F: v$ H<-5C或0 t< -1C时，输出控制为最大
& a0 I# I* Y& @( ~) |, S值，当0t>+5C或0 t> +1C时，输出.
控制量为最小值。
" t" B. b! ~' ~! W" s' L
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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