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。

关键词:单片机恒温烘箱 模糊拉制

0 w6 B8 _, o4 v3 W" C2 {( V$ m- N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
' T" H7 W0 o, `- h5 q* K7 O: W不同。本文的电热恒温烘箱采用单片机做
" E% U+ i1 k1 F1 e! o) b主控单元，并采用模糊控制技术可实现对
& Q- T; B" [6 E5 N" A: q8 M3 g温度的采集和控制等要求。
' S( R0 T3 Q$ e& s3 Y1 P1系统总体方案设计
4 c1 s* t& ], B6 M. q温度控制系统总体方案设计分为三个
1 R8 t& @/ e! F部分:人机对话部分、主机和温度检测与
控制部分。
2系统硬件设计
8 r0 {: Q8 U+ Z/ o9 r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
* {5 j6 f& ]4 d括:主机、温度检测部分.温度控制部分
9 W* s  m/ E" p# E, A和人机对话部等。
2.1主机
0 }- u( I3 v& A6 Y5 z, z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.由于其内部有8KB的flash存储器，
/ D; F: g  ^- @7 ]因此不需要外扩程序存储器。
$ U2 U. t% ]# N7 O. R2.2温度检测部分的设计
温度检测部分包括温度传感器、变送
器和A/D转换器三部分。
2 Y4 l& F8 \$ {3 W4 L, j# s/ D; f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
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，
7 S5 q8 `4 e" s: s5 e3 o当温度在50~ 200C时变送器输出0 - 2V
的电压。
. [# q7 U) K5 {2 V/ ?& ^' u3 U, I1 ^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
8 {! r1 Z) J  W2 d% R- \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
' x5 n; \  }/ J# }1 |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。
双向晶闸管和电热丝串接在交流220V
供电回路中。单片机经运算输出的数字控
% [) P6 V5 P/ ]制量从P2口输出，通过DAC0832转换成
模拟量，通过光电隔离器和驱动电路送到
1 |4 m+ Q$ }* }1 V! Q7 O. p+ m可挖硅的控制端，从而控制电阻丝的通电
' X7 h$ d, a- g2 h. n( ]加热功率。
$ M5 R" A% n2 _9 f2.4人机对话部分的设计
人机对话部分包括显示、键盘和报警
! V0 d0 V1 S2 \$ s0 n% T, f三部分。
(1)显示部分的设计
在本设计中使用74LS164，它是8位申
  D' c5 O8 v4 b* S7 N! s) r2 A% m5 W& n人并出移位寄存器，作为静态显示器的显
. q" e/ W) S6 A6 U6 d示输出口。段码由串行口RXD经移位寄存
% b, l- G- C* Z* e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
- v- T0 ?7 y1 }1 ^# _" v" |式进行处理，利用CPU在完成其他工作的空
8 q8 X/ S! {! Y  U  W1 Q余调用键盘扫描子程序。既保证了任务的优
9 \0 e  P/ P! L2 v9 n先级，同时又能及时响应键盘的操作。
(3)报警功能的实现
2 w. V2 C2 R6 o, Y4 E当恒温箱温度高于或低于设定温度
9 S) ?$ B5 d& p+ u+ _: b时，P3.4口送出的低电平经反向器驱动蜂
鸣器鸣叫报警。
7 s; S- {) K& h% m9 I  ~' B# i& F3系统的软件设计
3.1主程序流程图
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
$ Q. {: M6 t2 G" G5 j据采集;外部中断响应;温度控制越界报警
& D  _* B0 V# a! g3 |" E等功能。
& h  D- _& z" R, i3.2温度控制模糊决策程序
' o/ f. [, G4 x% P: b4 \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=
' {: g" v! A3 V% \" r+ O本次温度-.上次温度。当-5C≤0 t≤+5
# D! H4 i% O# [& N0 OC，-1C≤0 t,≤+1C的范围内变化时，
2 l6 Z+ e3 Y1 b! x根据模糊决策输出相应的控制量，当0 t
9 D/ N. o1 t  h  G% X  C<-5C或0 t< -1C时，输出控制为最大
; L  V4 I$ K) t值，当0t>+5C或0 t> +1C时，输出.
% F% F) v- W5 P( U控制量为最小值。

8 H+ @. b) [  ]8 ?  ^
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4 V% R7 ^3 ]$ T% b5 y& P" L* X$ Z8 p

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