基于單片機的溫度測試箱控制系統

摘要:單片機具有處理能力強、運行速度快、功耗低、與溫度等傳感器接口簡單等優點，因此，智能溫度控制系統中采用單片機控制是非常可行的。該系統采用AT89S52作為系統的核心控制器，單片式的單線數字溫度傳感器DS18B20。該設計方案實現了對箱體溫度狀態的實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統的各項要求。

關鍵詞:溫度;檢測;控制;AT89S52單片機

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)33-9398-02

Temperature Control System of Temperature Curve Based on Single-chip Computer

LI Xiao-min，YANG Fan

(Henan University of Urban Construction， Department of Electrical and Electronic， Pingdingshan 467000， China)

Abstract: Dealing with single-chip can be strong， fast， low power consumption and temperature sensor interface and simple， therefore， intelligent temperature control system used in single-chip control is very feasible. Selection of the system of one-way single-chip digital temperature sensor as a temperature detection device DS18B20， using AT89S52 as the core of the system controller. The design of the tank temperature to achieve a state of the real-time control， control flexibility， reliability and high precision to meet the requirements of the system.

Key words: temperature; detection; control; AT89S52 MCU

1 設計方案提出

本系統采用高密度鋸末板作箱體，由電熱管作為發熱源，內置風扇均勻箱體溫度，在箱體上面設計一個電磁鐵控制的開關門并在門上方放置風扇散熱。選用DS18B20作為溫度檢測器件采集箱內各點溫度和箱外環境溫度，以AT89S52單片機作為主控制器對外部信號進行邏輯分析計算，控制電機，電磁鐵，電熱管完成相應的動作以達到設定溫度，運用鍵盤和LED數碼管作為人機接口，輸入指令，并通過LED數碼管實時顯示設定溫度和實際溫度并可以查詢運行狀態，選用成品開關電源分別為單片機控制板及外圍器件供電。系統的結構框圖如圖1所示。

經過反復論證，最終確定了如下方案:

1) 采用AT89S52單片機作為主控制器;

2) 運用多個DS18B20組成一線總線方式分別檢測環境和箱內各點溫度;

3) 選用普通直流電機電動風扇均溫;

4) 選用電磁鐵驅動箱體通風口并用電風扇加速空氣流動降溫;

5) 4個獨立鍵盤用作人機輸入口，用來輸入數據和指令;

6) 4位LED實時顯示系統溫度和設定溫度，并通過按鍵查看各項參數;

7) 高亮LED和高分貝蜂鳴器提供不正常狀態的聲光報警;

8) 單片機和電熱管電機等高功率電器使用分立電源，分別用5V 2A開關電源和自制的24V整流直流電源。

2 硬件模塊設計

1) 電源模塊

本系統將使用雙電源供電，開關電源選用臺灣明維5V3A開關電源，電源經過大量測試發現電源波形溫度，溫度系數較好。大功率用電設備選用交流整流方式獲得。整流電路采用全波橋式整流電路。

2) 溫度測試模塊

采用DS18B20作為溫度傳感器，是美國DALLAS半導體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進型智能溫度傳感器。與單片機的接口電路設計上采用寄生電源供電方式， P1.1口接單線總線為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MOSFET管和89C51的P1.0來完成對總線的上拉。采用寄生電源供電方式是VDD和GND端均接地。由于單線制只有一根線，因此發送接收口必須是三態的。

3) 人機交互模塊

LED數碼管顯示運行時間，運行的狀態，實時設定溫;用兩個狀態指示燈顯示，一個紅燈，表示上電，一個綠燈在系統運行時候顯示，并且綠燈包括兩個狀態，一，綠燈滅，系統沒有正常運行，處于開機等待狀態，二，綠燈亮，表示系統正常運行，三，綠燈閃爍，系統設置狀態或運行設定時間結束;采用由三極管驅動的發光二極管并聯蜂鳴器的簡單電路指示系統不正常狀態。如圖2所示，單片機輸出電流較小，無法直接驅動蜂鳴器，P1.6信號作為驅動信號使三極管處于飽和導通或截止狀態來驅動LED和蜂鳴器動作和停止。

3 軟件設計

本設計的主程序十分簡單，只需完成程序的初始化，各子程序的聲明，設置定時器0、1模式和初始值，進入主程序后開啟定時器0開始系統時間并開始顯示的任務調度。然后進入按鍵處理子程序，從按鍵跳出后開啟定時器1，然后進入程序主循環，程序在主循環中主要有3個方面的任務處理，分別是:溫度檢測，溫度控制和按鍵處理。主程序流程圖2所示。

在程序的編寫上，因C語言本身具有簡潔緊湊、靈活方便語法限制不太嚴格，程序設計自由度大，適用范圍大，可移植性好等諸多優點可考慮選用C語言作為編程語言。程序的編譯，采用的是C51的編程語言，運用KEIL編譯工具。

4 小結

該設計實現了對箱體溫度的實時控制，控制靈活、可靠、精度高，可滿足產品初步老化測試的各項要求。在溫度加熱恒溫的處理上，形成了一套完整的控制方案，可以移植應用于設備恒溫、屋內暖氣等許多方面。因此，該設計的研究成果及設計理念能夠很好的在別的設計中移植，做到了與實際的較好結合，具有較強的現實意義。

參考文獻:

[1] 劉文濤.單片機應用開發實例[M].北京:清華大學出版社，2005.

[2] DSI8B20芯片器件手冊，2006.

[3] Atmel AT89S52芯片說明書，2005.

[4] 黃智偉.全國大學生電子設計競賽訓練教程[M].北京:電子工業出版社，2005.