1、單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 1設(shè)計原理在溫度控制過程中，單一的定值開關(guān)控制方式會產(chǎn)生較大的溫度遲滯現(xiàn)象，對于加熱箱等枯燥設(shè)備的枯燥效果差、枯燥品質(zhì)低;但是在普通的枯燥設(shè)備中，單純采用PID控制方式會使控制系統(tǒng)變得復(fù)雜，對于硬件的要求程度高，在持續(xù)高溫環(huán)境下精度也隨之降低，故障率高。為理解決這一問題，本文設(shè)計一種單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用兩種功率大小不同的加熱方式。加熱元件使用紅外加熱管，功率大的加熱管起主要的加熱作用，正常工作時處于啟動狀態(tài)。功率較小的加熱管起輔助加熱作用，在測量溫度高于目的溫度時立即停頓加熱，當(dāng)溫度低于目的溫度時開啟加熱;但當(dāng)溫度高于目的溫度上限一定值時，主加熱管也停頓工作，

2、同時引風(fēng)機(jī)開啟，輔助降溫。對于一般的電加熱枯燥設(shè)備而言，此方案可以滿足實(shí)際消費(fèi)的需要，并且溫度延遲效果低，節(jié)能效果顯著。2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計21系統(tǒng)主構(gòu)造設(shè)計該溫度控制系統(tǒng)由主控制系統(tǒng)、溫度采集模塊、溫度顯示模塊、溫度動態(tài)控制系統(tǒng)、報警模塊和按鍵控制系統(tǒng)組成。22單片機(jī)主控系統(tǒng)作為溫度控制系統(tǒng)的核心局部，單片機(jī)承載著對溫度信息的處理、按鍵的掃描識別、溫度動態(tài)控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、輸出顯示溫度和報警的任務(wù)。本文采用的AT89C52單片機(jī)是美國ATMEL公司消費(fèi)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)。其內(nèi)部有8k字節(jié)可重擦寫Flash閃存，本錢低廉，兼容MCS51系列的所有指令，程序語言豐富;與AT89C51

3、相比，存儲空間更大，中斷源更多，方便后期其他模塊的添加;技術(shù)成熟，因此在自動控制等領(lǐng)域被廣泛采用。AT89C52單片機(jī)主控制系統(tǒng)與其他模塊連接原理圖如圖2所示。P10P14口為鍵盤輸入端口，通過對應(yīng)按鍵對目的溫度的上下限進(jìn)展設(shè)定。數(shù)字溫度傳感器總線與單片機(jī)的P17口相接，經(jīng)過單片機(jī)處理之后，測得的溫度輸出至P0口，通過LCD1602顯示出來。溫度動態(tài)控制信號通過單片機(jī)P24P26口傳輸。加熱管和散熱風(fēng)扇采用的是220V的交流電，溫度控制口接相應(yīng)控制電路的繼電器，通過繼電器控制加熱、散熱局部的工作。23溫度采集模塊DS18B20是由美國DALLAS公司消費(fèi)的數(shù)字溫度傳感器，它通過單總線協(xié)議依靠一

4、個單線端口進(jìn)展通訊。其僅占用一個單片機(jī)的I/O口，無需其他任何外部件，把環(huán)境溫度直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，以數(shù)字碼方式串行輸出，從而簡化了傳感器和微處理器之間的接口。該傳感器可以單個于單片機(jī)連接實(shí)現(xiàn)溫度采集功能，在需要采集多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)時，只需將多片DS18B20同時掛在一條總線上，由軟件對每個溫度傳感器的OM編碼進(jìn)展識別即可，具有本錢低、構(gòu)造簡單、供電方式多樣、方便擴(kuò)展和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。24溫度動態(tài)控制系統(tǒng)溫度動態(tài)控制系統(tǒng)主要由加熱管、引風(fēng)機(jī)、繼電器等構(gòu)成。單片機(jī)的P24口接主加熱管的控制繼電器，通過輸出上下電平來實(shí)現(xiàn)主加熱管的啟動和停頓;單片機(jī)的P25口與控制調(diào)溫加熱管的繼電器相連;降溫風(fēng)機(jī)控制繼

5、電器控制端和高溫報警電路，與單片機(jī)的P26口相連。3系統(tǒng)軟件設(shè)計31主程序流程圖系統(tǒng)開機(jī)啟動后，通過溫度控制按鍵設(shè)定枯燥溫度范圍;由傳感器DS18B20采集實(shí)時溫度，通過控制系統(tǒng)的比照給出控制信號，同時定時對按鍵進(jìn)展掃描，以隨時調(diào)整目的溫度范圍。32溫度數(shù)據(jù)讀寫子程序設(shè)計由于DS18B20單總線通訊方式的特殊性，傳感器讀寫溫度數(shù)據(jù)具有嚴(yán)格的時序要求。工作時序包括初始化、讀時序和寫時序。單片機(jī)的命令和溫度數(shù)據(jù)的傳輸都從執(zhí)行單片機(jī)寫時序的指令時開場，對于單片機(jī)需要DS18B20送回數(shù)據(jù)，要在寫時序命令執(zhí)行之后再啟動寫時序指令才能完成對數(shù)據(jù)的接收?？偩€通訊方式使得硬件電路的連接變得簡單，但也使得程序

6、局部變得復(fù)雜。本文采用的是一個傳感器，因此在串口通訊時不需要識別傳感器的序列號，程序中寫入跳過讀OM序列號步驟。33按鍵掃描子程序由于不同的加熱枯燥對象對溫度的要求不同，加熱的溫度控制局部要可以方便、快捷地設(shè)置溫度上、下限。在枯燥物的不同階段，枯燥的溫度有所不同，在枯燥過程中溫度的范圍需要做出調(diào)整。這就要求溫度的上、下限設(shè)置在枯燥的過程中也可以執(zhí)行。因此，單片機(jī)在執(zhí)行溫度采集、顯示和控制的同時，也要時刻監(jiān)視按鍵是否被按下，對溫度設(shè)定進(jìn)展調(diào)整。針對這一問題，在程序中參加一個按鍵掃描子程序，定期執(zhí)行按鍵的掃描功能，同時也要有中斷子程序保持設(shè)定完溫度之后單片機(jī)可以繼續(xù)剛剛未完成的工作。因此，按鍵掃描

7、程序設(shè)計的思路是:在開機(jī)啟動階段，通過按鍵對控制溫度范圍進(jìn)展初設(shè)定;在工作過程中，單片機(jī)定期對按鍵進(jìn)展掃描，判斷是否有按鍵被按下，假如有按鍵被按下，那么參加一個外部中斷，單片機(jī)轉(zhuǎn)而執(zhí)行枯燥溫度范圍調(diào)整指令;待任務(wù)完成之后，繼續(xù)返回執(zhí)行溫度控制命令。4proteus仿真結(jié)果溫度控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計局部在proteus軟件上完成，當(dāng)C語言程序在keil軟件上編譯調(diào)試成功之后，導(dǎo)入單片機(jī)進(jìn)展系統(tǒng)總調(diào)試。溫度采集模塊:DS18B20的溫度實(shí)時數(shù)據(jù)可以有效地顯示出來;鍵盤控制模塊，相應(yīng)按鍵按下之后，程序立即響應(yīng)指定的動作指令;溫度控制模塊:采集的溫度低于設(shè)定低溫下限時加熱管工作，高于溫度上限時停頓加熱并且風(fēng)扇開啟降溫;報警模塊同樣工作正常。調(diào)試后的溫度顯示結(jié)果如圖4所示。LT、HT分別表示設(shè)定的溫度下限與上限，1602的第2行顯示實(shí)時溫度。5結(jié)論1)功率不同的加熱管承當(dāng)不同的功能，大功率紅外加熱管起主要加熱功能，小功率加熱管控溫，使得溫度滯后幅度變小，減少能源浪費(fèi)，節(jié)電效果顯著。2)本設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)構(gòu)造簡單、操作方便、本錢