基于單片機的智能溫度調節(jié)裝置

王慧琴，魏 志

北京科東電力控制系統(tǒng)有限責任公司

基于單片機的智能溫度調節(jié)裝置

王慧琴，魏 志

北京科東電力控制系統(tǒng)有限責任公司

溫度控制是許多場合中的重要環(huán)節(jié)，而采用單片機來實現(xiàn)溫度的自動控制就顯得非常的實時、簡單和靈活，為此，本設計采用了單片機來對溫度進行自動調節(jié)，設計了該溫度自動調節(jié)裝置。該裝置主要由溫度設定電路，溫度顯示電路，溫度測量電路和調溫電路四部分組成。用戶可根據(jù)應用場合，由溫度設定電路提前設定好預控制的溫度，并送去顯示電路顯示，同時測量電路會測出當前環(huán)境的溫度，也會在顯示電路上顯示。系統(tǒng)會根據(jù)測量值和設定值自動的去選擇控制電路類型。從而對溫度進行自動調節(jié)。

溫度；STC 89C 52單片機；1602液晶顯示；DS18B20

前言

單片機是大規(guī)模集成電路技術發(fā)展的產(chǎn)物，屬于第四代電子計算機。它是把中央處理單元CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、定時∕計數(shù)器以及I∕O輸入輸出接口電路等主要計算機部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機，它的特點是：功能強大、運算速度快、體積小巧、價格低廉、穩(wěn)定可靠、應用廣泛。由此可見，采用單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度的提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質量和數(shù)量。因此，選用單片機來對溫度進行調節(jié)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常用的辦法。

溫度控制技術按照控制目標的不同可分為兩類：動態(tài)溫度跟蹤與恒值溫度控制。動態(tài)溫度跟蹤實現(xiàn)的控制目標是使被控對象的溫度值按預先設定好的曲線進行變化。恒值溫度控制的目的是使被控對象的溫度穩(wěn)定在某一設定溫度范圍內(nèi)。本設計就是一個恒值溫度控制器。

1 系統(tǒng)硬件方案設計

1.1 系統(tǒng)總體設計思路

本設計的硬件框圖如圖1.1所示。本設計選用的單片機為STC89C52單片機，顯示裝置為1602液晶顯示器，測溫元件為DS18B20，繼電器為JQC-3F（T73）電磁繼電器，用戶可根據(jù)應用環(huán)境，通過按鍵預先設定溫控箱的溫度，并由1602顯示出來。而DS18B20會測量溫控箱的溫度，同時也會在1602上顯示。用戶可以很明顯的在1602上看出當前采用的是升溫電路還是降溫電路。本系統(tǒng)規(guī)定上下限的誤差值為±2℃。本設計按一次加鍵增加0.5℃，按一次減鍵減少0.5℃，實際使用中用戶中可根據(jù)實際情況進行程序調整。

圖1 .1溫度自動調節(jié)裝置的硬件框圖

1.2 硬件電路的概述

本設計的硬件部分主要包括以下幾個部分：STC89C52單片機主控模塊電路、溫度設定電路、測溫電路、顯示電路、溫度調節(jié)電路。

1.2.1 STC89C52單片機主控模塊電路

STC89C52單片機的主控模塊電路即單片機的最小系統(tǒng)，包括單片機的電源電路、晶振電路和復位電路。

本設計單片機的電源電路采用的是兩個104PF的瓷介電容和一個50V100uf的電解電容構成單片機的電源電路，這樣做的好處是可以濾除外界電源供電時帶來的干擾，使得單片機的工作更穩(wěn)定。

本設計單片機的晶振電路采用的是單片機的內(nèi)部振蕩方式。

本設計單片機的復位電路采用的是手動復位電路。

1.2.2 溫度設定電路

本系統(tǒng)采用的設定值按鍵輸入電路如圖1.2所示。

圖1 .2設定值按鍵輸入電路

在軟件編程中提前給單片機一個輸入值，本設計中輸入的是27℃，按下S1鍵加0.5℃，按下S2鍵減0.5℃，用戶可根據(jù)實際需要在程序中去調整這些參數(shù)。

1.2.3 測溫電路

使用DS18B20溫度傳感器進行溫度測量時，單片機向傳感器發(fā)出溫度轉換命令后，溫度轉換工作可直接在傳感器中完成。然后，通過讀命令，單片機即可從傳感器中的存儲單元中讀入轉換數(shù)據(jù)進行處理，無需額外添置A∕D轉換設備。對于DS18B20溫度傳感器的硬件電路，有兩種連接方法，分別是寄生電源供電電路和外部電源供電電路。寄生電源供電電路在進行遠程溫度檢測時，無需本地電源，且當缺少外部供電電源時，傳感器依然可正常工作，但為了實現(xiàn)這些優(yōu)點，需要占用較多的口線，控制復雜，且當測量溫度較高時，由于漏電流的影響，傳感器將無法保持連續(xù)通訊，影響測量效果。考慮到溫度測量距離較短，且有可靠的外部電源供電，因此為了提高系統(tǒng)的可靠性，本設計對于DS18B20采用的是外部電源供電電路。

1.2.4 顯示電路

顯示電路使用的是一塊1602的液晶顯示電路。

1.2.5 溫度調節(jié)電路

溫度調節(jié)電路的設計為：通過按鍵輸入溫度值，讓單片機根據(jù)傳感器采集回來的溫度值，自動控制加熱器或者冷卻器自動工作以達到指定的溫度值。

2 系統(tǒng)展望

為了使實際運行中此裝置的性能更加穩(wěn)定，安全，可靠，本設計還可把光電隔離技術加進來，光電隔離器可選用TLP52-1，既外形小又價格宜。