引論：我們?yōu)槟砹?3篇單片機溫度控制系統(tǒng)范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內(nèi)變化，穩(wěn)定性好，不振蕩，對系統(tǒng)的快速性要求不高。以下簡單分析了單片機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計過程及實現(xiàn)方法。現(xiàn)場溫度經(jīng)溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送單片機，單片機根據(jù)輸入的溫度控制范圍通過繼電器控制加熱設(shè)備完成溫度的控制。本系統(tǒng)的測溫范圍為0℃～99℃，啟動單片機溫度控制系統(tǒng)后首先按下第一個按鍵開始最低溫度的設(shè)置，這時數(shù)碼管顯示溫度數(shù)值，每隔一秒溫度數(shù)值增加一度，當(dāng)滿足用戶溫度設(shè)置最低值時再按一下第一個按鍵完成最低溫度的設(shè)置，依次類推通過第二個按鍵完成最高溫度的設(shè)置。然后溫度檢測系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。
二、溫度檢測的設(shè)計
系統(tǒng)測溫采用AD590溫度傳感器，AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：
1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)；即： ，式中：Ir—流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學(xué)溫度，單位為K。
2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃；
3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V；
4、輸出電阻為710MW；
5、精度高。
AD590溫度傳感器輸出信號經(jīng)放大電路放大10倍，再送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804，轉(zhuǎn)換后送單片機。根據(jù)AD590溫度傳感器特性以及放大10倍后的電壓值與現(xiàn)場溫度的比較發(fā)現(xiàn)，實際溫度轉(zhuǎn)換后送入單片機的值與按鍵輸入數(shù)值之間有一定的差值，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入單片機的數(shù)值是按鍵輸入值得2.5倍。由于單片機不能進(jìn)行小數(shù)乘法運算，所以先對按鍵輸入進(jìn)行乘5，然后根據(jù)運算結(jié)果及程序狀態(tài)字的狀態(tài)再進(jìn)行循環(huán)右移一位，如果溢出標(biāo)志位為低電平時直接對累加器進(jìn)行一次帶進(jìn)位循環(huán)右移，如果溢出標(biāo)志位為高電平時，先對進(jìn)位標(biāo)準(zhǔn)位CY位置為高電平，然后再進(jìn)行一次帶進(jìn)位循環(huán)右移，通過上述操作使按鍵輸入的溫度值與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入單片機的溫度值相統(tǒng)一。
三、具體電路連接如圖所示
四、軟件編程
單片機溫度控制系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能實現(xiàn)對溫度的控制，需要給單片機編寫程序，下面給出了溫度控制系統(tǒng)的編程方法。
ORG 00H
START：ANL P1，#00H；顯示00
JB
P3.4 ，$ ；T0=0？有鍵按下？
CALL DELAY1 ；消除抖動
JNB P3.4 ，$；T0=1？放下？
MOV R0 ，#00；計溫指針初值
L1： MOV A ， R0 ；計溫指針載入ACC
MOV P1 ， A ；輸出至P1顯示
MOV R5 ， #10 ；延時1秒
A1：MOV R6 ， #200
D1：MOV R7 ， #248 ；0.5毫秒
JNB P3.4 ，L2 ；第2次按下T0？
DJNZ R7，$
DJNZ R6，D1
DJNZ R5，A1
INC A
DA
A
MOV R0 ， A
JMP L1
L2：CALL DELAY1 ；第2次按消除抖動
JB
P3.4 ，L3 ；放開了沒？是則
；跳至L3停止
JMP L2
L3: MOV A ，R0
CALL CHANGE
MOV 31H ， A ；下限溫度存入31H
JB P3.5 ，$ ；T1=0？有鍵按下？
CALL DELAY1
；消除抖動
JNB P3.5 ，$ ；T1=1？放開？
MOV R0 ，#00 ；計溫指針初值
L4：MOV A ，RO ；計溫指針載入ACC
MOV P1 ， A ；顯示00
MOV R5 ，#10 ；延時1秒
A2：MOV R6 ，#200
D2：MOV R7 ，#248 ；0.5毫秒
JNB P3.5 ，L5 ；第二次按下T1？
DJNZ R7 ，$
DJNZ R6 ，D2
DJNZ R5 ， A2
ADD A ， #01H
DA
A
MOV R0 ， A
JMP L4
L5:CALL DELAY1 ；第2次按消除抖動
JB
P3.5 ，L6 ；放開了？是則跳至L6
JMP L5
L6：MOV A， RO ；
CALL CHANGE
MOV 30H ，A ；上限溫度存入30H
DELAY1：MOV R6 ，#60 ；30毫秒
D3：MOV R7 ， #248
DJNZ R7 ， $
DJNZ R6 ， D3
RET
CHANGE：MOV B ，#5
MUL AB
JNO
D4
SETB C
D4：RRC A
RET
MOV 32H ，#0FFH ；32H舊溫度寄存
；器初值
AAA：MOVX @R0 ， A；使BUS為高阻抗
；并令A(yù)DC0804開始轉(zhuǎn)換
WAIT：JB P2.0 ，ADC ；檢測轉(zhuǎn)換完成否
JMP WAIT
ADC：MOVX A ，@RO ；將轉(zhuǎn)換好的值送入
；累加器
MOV 33H ，A ；將現(xiàn)在溫度值存入33H
CLR C
；C=0
SUBB A ，32H
JC TDOWN ；C=0取入值較大，表示
；溫度上升，C=1表示下降
TUP：MOV A， 33H ；將現(xiàn)在溫度值存入A
CLR C
SUBB A ，30H ；與上限溫度作比較
JC LOOP ；C=1時表示比上限小須
；加熱，C=0表示比上限大，停止加熱
SETB P2.1
JMP LOOP
TDOWN：MOV A ，33H ；將現(xiàn)在溫度值存入A
CLR C
SUBB A ，31H ；與下限溫度作比較
JNC LOOP ；C=1時表示比下限小，須
；加熱，C=0表示比下限大
CLR P2.1 ；令P2.1動作
LOOP：MOV 32H ，33H
CLR A
MOV R4 ，#0FFH ；延時
DJNZ R4 ，$
JMP AAA
END
五、結(jié)語：
本文給出了用單片機在0℃～99℃之間，通過用戶設(shè)置溫度上限、下限值來實現(xiàn)一定范圍內(nèi)溫度的控制；給出了溫度控制系統(tǒng)的硬件連接電路以及軟件程序，此系統(tǒng)溫度控制只是單片機廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中的一例，相信通過大家的聰明才智和努力，一定會使單片機的應(yīng)用更加廣泛化。
篇2
系統(tǒng)測溫采用AD590溫度傳感器，AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：
1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)；即：，式中：Ir—流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學(xué)溫度，單位為K。
2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃；
3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V；
4、輸出電阻為710MW；
5、精度高。
AD590溫度傳感器輸出信號經(jīng)放大電路放大10倍，再送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804，轉(zhuǎn)換后送單片機。根據(jù)AD590溫度傳感器特性以及放大10倍后的電壓值與現(xiàn)場溫度的比較發(fā)現(xiàn)，實際溫度轉(zhuǎn)換后送入單片機的值與按鍵輸入數(shù)值之間有一定的差值，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入單片機的數(shù)值是按鍵輸入值得2.5倍。由于單片機不能進(jìn)行小數(shù)乘法運算，所以先對按鍵輸入進(jìn)行乘5，然后根據(jù)運算結(jié)果及程序狀態(tài)字的狀態(tài)再進(jìn)行循環(huán)右移一位，如果溢出標(biāo)志位為低電平時直接對累加器進(jìn)行一次帶進(jìn)位循環(huán)右移，如果溢出標(biāo)志位為高電平時，先對進(jìn)位標(biāo)準(zhǔn)位CY位置為高電平，然后再進(jìn)行一次帶進(jìn)位循環(huán)右移，通過上述操作使按鍵輸入的溫度值與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入單片機的溫度值相統(tǒng)一。
三、具體電路連接如圖所示
四、軟件編程
單片機溫度控制系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能實現(xiàn)對溫度的控制，需要給單片機編寫程序，下面給出了溫度控制系統(tǒng)的編程方法。
ORG00H
START：ANLP1，#00H；顯示00
JBP3.4，$；T0=0？有鍵按下？
CALLDELAY1；消除抖動
JNBP3.4，$；T0=1？放下？
MOVR0，#00；計溫指針初值
L1：MOVA，R0；計溫指針載入ACC
MOVP1，A；輸出至P1顯示
MOVR5，#10；延時1秒
A1：MOVR6，#200
D1：MOVR7，#248；0.5毫秒
JNBP3.4，L2；第2次按下T0？
DJNZR7，$
DJNZR6，D1
DJNZR5，A1
INCA
DAA
MOVR0,A
JMPL1
L2：CALLDELAY1；第2次按消除抖動
JBP3.4，L3；放開了沒？是則
；跳至L3停止
JMPL2
L3:MOVA，R0
CALLCHANGE
MOV31H,A；下限溫度存入31H
JBP3.5，$；T1=0？有鍵按下？
CALLDELAY1；消除抖動
JNBP3.5，$；T1=1？放開？
MOVR0，#00；計溫指針初值
L4：MOVA，RO；計溫指針載入ACC
MOVP1，A；顯示00
MOVR5，#10；延時1秒
A2：MOVR6，#200
D2：MOVR7，#248；0.5毫秒
JNBP3.5，L5；第二次按下T1？
DJNZR7，$
DJNZR6，D2
DJNZR5,A2
ADDA,#01H
DAA
MOVR0,A
JMPL4
L5:CALLDELAY1；第2次按消除抖動
JBP3.5，L6；放開了？是則跳至L6
JMPL5
L6：MOVA，RO；
CALLCHANGE
MOV30H，A；上限溫度存入30H
DELAY1：MOVR6，#60；30毫秒
D3：MOVR7，#248
DJNZR7，$
DJNZR6，D3
RET
CHANGE：MOVB，#5
MULAB
JNOD4
SETBC
D4：RRCA
RET
MOV32H，#0FFH；32H舊溫度寄存
；器初值
AAA：MOVX@R0，A；使BUS為高阻抗
；并令A(yù)DC0804開始轉(zhuǎn)換
WAIT：JBP2.0，ADC；檢測轉(zhuǎn)換完成否
JMPWAIT
ADC：MOVXA，@RO；將轉(zhuǎn)換好的值送入
；累加器
MOV33H，A；將現(xiàn)在溫度值存入33H
CLRC；C=0
SUBBA，32H
JCTDOWN；C=0取入值較大，表示
；溫度上升，C=1表示下降
TUP：MOVA，33H；將現(xiàn)在溫度值存入A
CLRC
SUBBA，30H；與上限溫度作比較
JCLOOP；C=1時表示比上限小須
；加熱，C=0表示比上限大，停止加熱
SETBP2.1
JMPLOOP
TDOWN：MOVA，33H；將現(xiàn)在溫度值存入A
CLRC
SUBBA，31H；與下限溫度作比較
JNCLOOP；C=1時表示比下限小，須
；加熱，C=0表示比下限大
CLRP2.1；令P2.1動作
LOOP：MOV32H，33H
CLRA
MOVR4，#0FFH；延時
DJNZR4，$
JMPAAA
END
五、結(jié)語：
本文給出了用單片機在0℃～99℃之間，通過用戶設(shè)置溫度上限、下限值來實現(xiàn)一定范圍內(nèi)溫度的控制；給出了溫度控制系統(tǒng)的硬件連接電路以及軟件程序，此系統(tǒng)溫度控制只是單片機廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中的一例，相信通過大家的聰明才智和努力，一定會使單片機的應(yīng)用更加廣泛化。
參考文獻(xiàn)：
[1]李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.7
篇3
（1）第一種方法是使用純硬件的閉環(huán)控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的優(yōu)點是速度快，但可靠性相對較差，控制精度是比較低的，彈性小，電路復(fù)雜，調(diào)試，安裝都不容易實現(xiàn)，高精度的溫度控制的要求變得更加困難。
（2）第二種方法是將FPGA/CPLG或與使用FPGAIP核/CPLG方式。它是用FPGA/CPLG完成采集，存儲，顯示和A/D轉(zhuǎn)換等功能，實現(xiàn)人機由IP核的相互作用和信號測量和分析功能。這種解決方案的優(yōu)點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可以實現(xiàn)復(fù)雜的測量和控制，操作簡便;但其缺點是在調(diào)試過程的復(fù)雜性，成本較高。（3）第三種方法是將高精度溫度傳感器組合在一個芯片上。這是完全與微控制器接口進(jìn)行系統(tǒng)控制和信號分析，由溫度傳感器信號采集和轉(zhuǎn)換的前端進(jìn)行。此方法克服了前兩種方法的缺點，所以基于單片機和溫度傳感器控制的溫度在理論上非常的可行。
3在一個溫控系統(tǒng)中如何選擇合適的單片機和傳感器
3.1選擇AT89C51作為系統(tǒng)的單片機單片機在整個控制系統(tǒng)中占有主導(dǎo)地位。在主要考慮選擇時應(yīng)該考慮單片機的處理速度，數(shù)據(jù)存儲容量，價格和通信方式。在考慮適當(dāng)后選擇了控制系統(tǒng)的AT89C51作為主芯片。AT89C51具有以下特點：具有4KB的閃存芯片和128KB的程序存儲器。AT89C51的最高頻率可以達(dá)到32MHz的，具有8位數(shù)據(jù)的處理能力，擁有32個IO端口和兩個定時器。
3.2選擇DS18B20作為系統(tǒng)的傳感器該系統(tǒng)采用DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)線數(shù)字溫度傳感器DS18B20來采集溫度數(shù)據(jù)，DS18B20屬于全新一代的微處理器專為智能溫度傳感器的配置。在溫度測量和控制儀表，測量和控制系統(tǒng)，以及大型設(shè)備的工業(yè)，民用，軍事等眾多領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。它的優(yōu)點是特別明顯，具有結(jié)構(gòu)緊湊，簡單界面，傳輸距離遠(yuǎn)等特點。
3.3確定適合單片機溫度控制的系統(tǒng)框架系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，單片機控制模塊，顯示5部分模塊，溫度設(shè)定模塊和所述驅(qū)動電路。實時數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)采集溫度數(shù)據(jù)，收集溫度數(shù)據(jù)給單片機，由數(shù)據(jù)顯示部分上顯示所處理的微控制器。設(shè)置模塊可以設(shè)置在預(yù)定的溫度，當(dāng)檢測到的溫度低于設(shè)定溫度的情況下，單片機控制所述驅(qū)動電路以開始加熱，并發(fā)出報警聲；當(dāng)檢測到的溫度高于設(shè)定溫度時，停止加熱。
4單片機溫度控制原理概述
傳感器是測量溫度信息的主要載體，通過將電壓信號轉(zhuǎn)化成的毫伏級后的傳感器的溫度信息提供給電路，然后通過電路放大，弱電壓信號慢慢地放大，微控制器的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的可自由支配的，然后通過輸入端A/D轉(zhuǎn)換器的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。然后，相應(yīng)軟件的數(shù)字信號被輸入到主機中去。使用中的信號采集到微控制器中，為了提高測量的精確度，必須在采樣時將信號進(jìn)行數(shù)字濾波。同時，信號的數(shù)字濾波處理后，它就會逐漸被轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，所得到的溫度指標(biāo)顯示在IED屏幕上。同時還可以將溫度值與提前設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，然后按照積分分離PID控制偏差之間的兩個算法分析的大小，從而得出最終輸出的控制值，然后確定出導(dǎo)通時間與輸出功率以及控制量的熱值，從而有效地調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度來達(dá)到目的。整個溫度控制系統(tǒng)，它的主要目的是使實時單芯片溫度可以有效地檢測和精確的控制，從而解決了工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的溫度控制方面很難解決的問題。在難以控制的情況下，利用十進(jìn)制數(shù)字顯示器的實際溫度值，這有利于實現(xiàn)人們進(jìn)行簡單和方便的溫度監(jiān)測。
5單片機溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計硬件和軟件系統(tǒng)
5.1溫度控制系統(tǒng)的硬件電路系統(tǒng)的原理及組成溫度控制系統(tǒng)的硬件電路包括溫度傳感器電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機最小系統(tǒng)電路，帶通濾波電路，放大電路，以及一個數(shù)字的復(fù)用器電路的電磁閥控制電路和開關(guān)電路等。當(dāng)然，為了實現(xiàn)不同的設(shè)計要求，仍然可以建立在一個單一的芯片上而在系統(tǒng)的設(shè)備不同的電路和在不同的配置。例如可以使用鍵盤來控制矩陣電路，可用于實現(xiàn)溫度報警蜂鳴器和使用一些液晶顯示模塊，在溫度異常時將在液晶顯示屏上顯示出來。通過這些不同的外設(shè)模塊，可以更好地提高單片機溫度控制系統(tǒng)。
5.2溫度控制系統(tǒng)軟件開發(fā)理論溫度控制系統(tǒng)的軟件主要是用C語言編寫，實現(xiàn)了單片機的控制權(quán)。通過C語言可以實現(xiàn)單片機對溫度的采集的頻率的控制、實現(xiàn)溫度的顯示和控制等不同的功能。控制系統(tǒng)程序包括主程序和子程序。主程序主要用于實現(xiàn)單片機的初始化，將溫度傳感器的初始化設(shè)置（讀取溫度，加工溫度，存儲溫度）被初始化，并且進(jìn)行鍵盤與液晶顯示器的初始化。使用該方法的主程序循環(huán)查詢來實現(xiàn)對溫度的采集和對溫度顯示的控制。主程序的主要作用是實時采集溫度的，并且所述傳感器的二進(jìn)制代碼讀入到單片機內(nèi)，并隨后經(jīng)單片機的處理轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制顯示在液晶顯示器的上方。
篇4
單片機；溫度控制系統(tǒng)；設(shè)計
自建國以來，我國的科技和社會的發(fā)展進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段，人們的生活水平有了極大的進(jìn)步，尤其是近年來計算機的運用，使得人們生活逐漸邁向智能化的道路。然而科技的發(fā)展卻給環(huán)境帶來了巨大的問題，如水污染和大氣污染等，諸多問題時刻限制著人們的生活與工作。改善環(huán)境問題是人們的生活環(huán)境得以改善的重要前提，而濕度和溫度是環(huán)境的兩大基本要素，因此，檢測環(huán)境的濕度和溫度有利于使人們的生活更加舒適，對改善人們生活環(huán)境有著重要的影響和意義。
1基于單片機的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
1．1總體結(jié)構(gòu)
依據(jù)功能來分類，單片機的溫度控制系統(tǒng)硬件部分可以分為單片機主控模板、輸入通道、輸出通道和保護(hù)電路等五個部分，單片機是整個溫度控制系統(tǒng)的核心，由它擴展外部存儲器，進(jìn)而構(gòu)成主控模板。其中，擔(dān)當(dāng)保護(hù)電路的溫控箱主要由鉑電阻溫度傳感器進(jìn)行溫度的測量并轉(zhuǎn)換為電壓信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的工作則由A/D轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)，而且在將數(shù)字量通過數(shù)字濾波后，不僅能夠在顯示器中顯示出溫控箱的溫度，在經(jīng)過專業(yè)的控制算法運算后，還能夠依據(jù)溫度值的比較數(shù)據(jù)控制溫控箱的功率，從而實現(xiàn)控制溫度的目的。
1．2主控模板設(shè)計
主控模板是由四部分組成，即單片機、外部時鐘、復(fù)位和存儲器擴展等電路，其中單純的單片機內(nèi)部存儲器的容量肯定無法滿足整個系統(tǒng)的運行需求，因此必須進(jìn)行擴展。在擴展存儲器的過程中，需要注意的是，數(shù)據(jù)總線和低8位地址線應(yīng)當(dāng)由PO口擔(dān)任，而高8位地址線則由P2口擔(dān)任，因為PO口分時復(fù)用，因此需要將低8位地址利用地址鎖存器鎖存。而外部復(fù)位電路擔(dān)任著單片機的復(fù)位功能，復(fù)位電路的接法有很多種，如上電復(fù)位和手動復(fù)位鍵復(fù)位等方式。時鐘電路采用的是內(nèi)部模式，在內(nèi)部形成一個高增益反相的放大器，以此構(gòu)成所需的振蕩器，與外接晶體諧振蕩器還能構(gòu)成自激振蕩器，在一定頻率中能夠獲得標(biāo)準(zhǔn)的波特率。
1．3輸入通道設(shè)計
輸入通道主要由溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)化器等電路組成，利用溫度傳感器電路將溫控箱的溫度轉(zhuǎn)化為電量輸出是輸入通道的主要作用，因為該模式下的電量單片機無法識別，因此需要利用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將模擬出來的電量轉(zhuǎn)化為相對應(yīng)的數(shù)字值，從而使單片機在做出良好的判斷以及控制。其中溫度傳感器的種類較多，因材料、構(gòu)成方式和測量原理的不同，各個溫度傳感器的測量范圍和精度也具有明顯的差異性，因此必須依據(jù)使用的用途來選擇相應(yīng)的溫度傳感器。而A/D轉(zhuǎn)化器是溫度控制中的重要環(huán)節(jié)之一，它的轉(zhuǎn)換速度、精度、分辨率和使用價值都對溫度控制器起著重要的影響，因此在選用是應(yīng)當(dāng)全方位考慮它的測量精度和轉(zhuǎn)換率等問題。
1．4輸出通道設(shè)計
輸出通道主要由溫控箱功率調(diào)節(jié)模塊和可控硅輸出等電路組成，目前的溫控系統(tǒng)都可以利用可控硅來調(diào)節(jié)功率。而可控硅又分為相位控制和零位控制兩種模式，前者能夠更加便利的調(diào)節(jié)電壓有效值，在燈光和電爐等方面有著廣泛的運用，而后者在大慣性的加熱器負(fù)載中應(yīng)用廣泛，不僅能夠達(dá)到溫度控制的目的，而且沒有相位控制中的高次諧波污染電網(wǎng)。可控硅分為兩種，即單向可控硅和雙向可控硅，作為功率驅(qū)動器件在微機控制系統(tǒng)中起著重要的作用。
1．5保護(hù)電路
保護(hù)電路的主要功能就是在溫控箱溫度超標(biāo)時進(jìn)行保護(hù)，將溫度傳感器測量的溫度與所給定值同電壓比較器比較后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度超標(biāo)時，電壓比較器能夠及時的斷開加熱電阻絲電源，從而起到保護(hù)溫控箱的作用。
1．6抗干擾措施
在系統(tǒng)抗干擾手段中，硬件抗干擾是最為基礎(chǔ)的方式，主要是從防和抗兩個角度進(jìn)行抗干擾。需要注意的是，在進(jìn)行抗干擾的措施時，主要針對的是對干擾源的抑制或消除，從而將系統(tǒng)的耦合通道斷開，實現(xiàn)干擾信號對系統(tǒng)影響的措施，而硬件抗干擾設(shè)計的主要措施有隔離、接地和濾波等方式。
2軟件設(shè)計
2．1主程序模塊
主程序模塊主要包括上電后的系統(tǒng)初始化和整體軟件框架構(gòu)建兩方面的工作，系統(tǒng)初始化需要對單片機、A/D芯片和串口等模塊進(jìn)行初始化，完成初始化后，再進(jìn)行溫度的設(shè)定。當(dāng)溫度設(shè)定好后，分析并判斷系統(tǒng)的運行鍵能夠按下后，系統(tǒng)就能夠依據(jù)需要調(diào)動起各個模塊的功能，如數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理等模塊，然后循環(huán)控制到系統(tǒng)完全停止后即可。
2．2數(shù)據(jù)采集模塊
該模塊主要承擔(dān)著采集溫度信號并將模擬量通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，最后提供給單片機的工作。當(dāng)軟件開始工作后，系統(tǒng)將會連續(xù)采集多個樣本，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換后判斷是否達(dá)到規(guī)定的量，如果沒有達(dá)到就循環(huán)運行直至停止，最后進(jìn)行數(shù)字濾波即可。
2．3數(shù)據(jù)處理模塊
該模塊主要分為數(shù)字濾波和顯示處理等環(huán)節(jié)，承擔(dān)著處理A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)字量的工作，其中數(shù)字濾波有著重要的作用。只有經(jīng)過了轉(zhuǎn)換后的模擬信號才能夠被單片機所接受，因此所采集的樣本必須多次驗證，才能夠減少偏差值，在經(jīng)過多次采樣后，通過某種軟件算法才能夠確保最終值的可靠性，其中所用到的軟件算法即數(shù)字濾波算法。
2．4抗干擾措施
從軟件方面來說，主要有按鍵消抖和數(shù)字濾波兩種抗干擾措施。前者主要依靠硬件電路，即RC濾波電路，以及軟件延時，即通過軟件避開抖動時間兩種方式來消除抖動，該方式不僅能夠消除抖動，還能同時運作其它模塊的功能;而后者主要是將輸入的數(shù)字依據(jù)相應(yīng)的運算法則轉(zhuǎn)換為另一組數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行濾波，該方式不僅可靠性高，功能齊全，而且使用時不需要其它硬件設(shè)備的配合，不過需要占用一定的處理和運行時間。
3結(jié)論
單片機的溫度控制系統(tǒng)不僅能夠測量和顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度，還能夠依據(jù)固定的溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而達(dá)到調(diào)節(jié)環(huán)境溫濕度的目標(biāo)，而且當(dāng)溫度超出所設(shè)定的溫度時，系統(tǒng)還會發(fā)出警報進(jìn)行提醒。只有高性價比和良好適應(yīng)性的系統(tǒng)，才能夠被廣泛的應(yīng)用于生活和、工作和實踐中，因此具備不斷改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計的能力是每個設(shè)計者都需要具備的。
作者：王夢軒 單位：成都理科大學(xué)
參考文獻(xiàn):
篇5
現(xiàn)代社會，無論是出于滿足人們生活質(zhì)量的需要，還是為了滿足生產(chǎn)過程中復(fù)雜工藝方面的需要，人們對于溫度控制的要求越來越高。溫度測量及控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)、人們生活的許多方面。對監(jiān)測對象溫度進(jìn)行迅速、可靠、精準(zhǔn)的測量，并以此為基礎(chǔ)對其溫度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與控制，成為溫度測量、控制領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員孜孜以求的攻關(guān)重點與難點。在實際工作中，單片機常常被用來作為溫度測控制的主要設(shè)備。相對于其他種類設(shè)備，單片機便于使用，操作靈活，具有較好的適應(yīng)性，技術(shù)性能優(yōu)異，能夠滿足溫控設(shè)備較高水平的技術(shù)要求，這些都有利于溫控產(chǎn)品的質(zhì)量和工作效率。基于上述原因，單片機在溫控設(shè)備市場中發(fā)展勢頭良好，前景廣闊。
1 單片機基本概念簡介
所謂單片機，指的就是單片微型計算機。該種計算機整合了中央處理器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、輸入輸出（I/O）接口和中斷系統(tǒng)等多個功能單元于一身，具有很強的數(shù)據(jù)分析處理功能，但本身占用的空間卻很小，輔以外加電源和晶振就能夠正常工作，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)多個領(lǐng)域，并發(fā)揮出顯著的作用。單片機的出現(xiàn)，本質(zhì)上是計算機硬件技術(shù)高度發(fā)展的成果之一。當(dāng)計算機的主要元件從晶體管發(fā)展到集成電路，集成電路集成度越來越高，伴隨這一過程，計算機的體積也就越來越小。當(dāng)大規(guī)模集成電路技術(shù)成熟后，單片機也就隨之出現(xiàn)。單片機具有體積小，功能強大、價格低廉的優(yōu)點，環(huán)境適應(yīng)性良好，工作能耗低，技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)良，是現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域重要的元器件，常用于生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)，對于保障產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全，有著極為重要的作用。單片機溫控系統(tǒng)是當(dāng)前各國都在競相研發(fā)的重要設(shè)備，是溫控設(shè)備領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。
2 目前常見溫度控制技術(shù)
2.1 完全依賴于硬件平臺的閉環(huán)控制系統(tǒng)技術(shù)方案
這種控制方法最大的優(yōu)勢是反應(yīng)迅速，缺點是可靠性欠缺、控制精度不高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用、管理、維護(hù)難度大、成本高，適用范圍小。
2.2 FPGA/CPLD或采用帶有IP內(nèi)核的FPGA/CPLD技術(shù)方案
該技術(shù)以FPGA/CPLD技術(shù)作為溫度數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示及A/D的手段，而人機交互功能和信號測量分析等功能則由IP核負(fù)責(zé)實現(xiàn)。該技術(shù)具有結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)處理性能強、使用簡單的特點，適合進(jìn)行過程復(fù)雜的測量與控制作業(yè)，但調(diào)試工作難度較大，經(jīng)濟性不好。
2.3 綜合使用單片機和高精度溫度傳感器的技術(shù)方案
該方案將人機交互、系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)分析處理功能交由單片機負(fù)責(zé)，溫度信號采集和轉(zhuǎn)換交由前端溫度傳感器負(fù)責(zé)。這種溫度測量控制方式有效避免了前兩個方案的缺陷和不足，是目前溫度控制技術(shù)的主流。
3 構(gòu)建單片機系統(tǒng)框架的方法
3.1 選擇單片機技術(shù)要點分析
單片機是單片機溫控系統(tǒng)中的核心元件，單片機選擇的好壞，直接關(guān)系到溫控系統(tǒng)整體的運行質(zhì)量安全。在挑選單片機時，要優(yōu)先選擇內(nèi)存空間大、運行速度快，通用性好，經(jīng)濟效益好的類型。下面以AT89S51作為主控芯片進(jìn)行討論。該芯片具有以下性能優(yōu)勢：
（1）指令集和芯片引腳和與Intel公司的8051具有良好的兼容性；（2）集成有4KB的可編程Flash程序存儲器和128字節(jié)的可隨機讀寫存儲器（RAM）；（3）時鐘頻率范圍從0到33兆赫；（4）輸入/輸出引腳32個，可實現(xiàn)編程，16位定時/計數(shù)器2個，數(shù)據(jù)指針2個；（5）擁有高達(dá)6個的中斷源和2級優(yōu)先級；（6）全雙工串行通信接口技術(shù)性能優(yōu)異。
3.2 選擇傳感器技術(shù)要點分析
在傳感器的選擇上，文章選擇了DS18B20進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集工作，該型號傳感器是DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器。DS18B20采用了新型技術(shù)，專為與微處理器相配合而設(shè)計，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、民生保障和軍事國防等領(lǐng)域的溫度測控設(shè)備及其它功能設(shè)備中。具有占用空間小，接口靈活，傳輸距離遠(yuǎn)、智能化的特點。
3.3 系統(tǒng)框架配置技術(shù)要點分析
溫控系統(tǒng)采用模塊設(shè)計，每個主要功能都對應(yīng)一個模塊，配置更為方便，靈活性更高，具體包括數(shù)據(jù)采集模塊，單片機控制模塊，顯示模塊，溫度設(shè)置模塊和驅(qū)動電路5個部分。溫度數(shù)據(jù)經(jīng)由傳感器輸送到數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)實時采集，然后在傳送到單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，并在顯示模塊上將結(jié)果顯示出來，使用時可以通過設(shè)置模塊設(shè)置溫度，當(dāng)控制對象的溫度比預(yù)設(shè)溫度低時，單片機會想驅(qū)動電路發(fā)出信號，啟動加熱系統(tǒng)，同時報警鳴笛，溫度超過設(shè)定溫度時，加熱系統(tǒng)停止工作，從而實現(xiàn)對溫度的控制。
4 單片機溫控系統(tǒng)的基本工作原理
單片機溫控系統(tǒng)使用傳感器作為溫度數(shù)據(jù)采集元件，溫度信號經(jīng)由傳感器轉(zhuǎn)為電壓信號在電路中傳播。電壓信號毫伏級逐步增強到可以滿足單片機工作需求的程度，然后經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。使用專業(yè)軟件對數(shù)字信號進(jìn)行采樣并傳送到主機。為避免數(shù)字信號中雜波的存在影響數(shù)據(jù)采集精確度，單片機在采用的過程中同步進(jìn)行濾波處理。與此同時，信號經(jīng)過數(shù)字濾波后轉(zhuǎn)換到相應(yīng)標(biāo)度，再通過IED屏對溫度指數(shù)進(jìn)行顯示。在這個過程中，還可以將采集到的溫度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)溫度指標(biāo)相對比，通常采用PID控制算法確定設(shè)定值和實際值間的偏差大小，再以此確定并輸出控制量值，控制量值決定了加熱系統(tǒng)通導(dǎo)時間和加熱功率，以此實現(xiàn)將溫度控制在設(shè)定值附近波動的目的。
5 單片機溫控系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用
單片機溫控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用主要分為硬件平臺、配套軟件和傳感器三個方面。其中，硬件平臺是溫控系統(tǒng)功能得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)，主要組成包括單片機、傳感器和多路開關(guān)機相應(yīng)附屬設(shè)備。為了更好的開展工作，還可以根據(jù)實際需求，添加鍵盤、報警裝置和顯示電路等。軟件部分目前主要使用C語言編程。軟件采用模塊化設(shè)計，主程序主要承擔(dān)溫度的實時顯示和讀取，并依照設(shè)計要求對子程序進(jìn)行調(diào)用，協(xié)調(diào)子程序完成數(shù)據(jù)對比，輸出控制值，等工作。第三個方面是傳感器的開發(fā)與應(yīng)用。溫控系統(tǒng)性能水平很大程度上取決于溫度傳感器的靈敏性和測量精度，高品質(zhì)的傳感器不僅測量范圍廣，而且反應(yīng)十分迅速，能夠?qū)y量對象的溫度變化及時反饋給溫控系統(tǒng)。目前主要使用熱電偶傳感器，做好熱電偶補償非常重要。
6 結(jié)束語
單片機溫控系統(tǒng)在當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用范圍十分廣泛，不僅溫度測量及時、準(zhǔn)確、精度高，而且可以根據(jù)預(yù)設(shè)的程序?qū)δ繕?biāo)溫度予以有效的控制，從而達(dá)到控制生產(chǎn)過程的目的。單片機溫控系統(tǒng)性能質(zhì)量高，成本投入少，性價比高，便于操作，使用靈活，具有很強的可擴展性，應(yīng)用前景十分廣闊，市場潛力巨大。
參考文獻(xiàn)
篇6
在國民經(jīng)濟各部門，如電力、化工、機械、冶金、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)以及人們的日常生活中，溫度檢測是十分重要的。在許多模擬量控制和監(jiān)視應(yīng)用中，溫度測控通常是基于 -40℃～125℃溫度范圍內(nèi)的應(yīng)用，如環(huán)境監(jiān)測、蔬菜大棚、糧庫、熱電偶冷端溫度補償、設(shè)備運行的可靠性等應(yīng)用。實時采集溫度信息，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，并采取相應(yīng)的處理措施，對確保設(shè)備良好運行具有重要意義。
1 工作原理
首先通過外置溫度傳感器AD590感知外部溫度變化并轉(zhuǎn)化為電流信號；然后將電流信號傳輸給ADC0804進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；接著通過單片機完成數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)化，并將數(shù)據(jù)分別發(fā)送到LED和鍵盤專用IC74 C922，分別顯示溫度和設(shè)定溫度下限。當(dāng)現(xiàn)在溫度低于設(shè)定溫度時，則加熱（P2.1）動作，使溫度上升，直到現(xiàn)在溫度高于或等于設(shè)定溫度加熱器才停止動作。
2 硬件系統(tǒng)
本溫度控制系統(tǒng)包括溫度傳感器及其信號放大電路、溫度顯示電路、按鍵路、供電電源電路等部分組成。
2.1 主控模塊電路
溫度控制系統(tǒng)的主控電路主要由單片機的復(fù)位電路、石英振蕩電路和下載電路構(gòu)成。
2.2 溫度采集、放大電路
（1）AD590將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流值，接口電路再把電流轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)ADC0804轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后經(jīng)AT89S52處理。ADC0804所得的值比設(shè)定的溫度參考值低，則令電熱器加熱，否則關(guān)掉電熱器，使溫度能保持在所設(shè)定的參考值。（2）調(diào)試步驟。第一，先調(diào)AD590的可變電阻器，如以0 ℃為參考值則應(yīng)使其電壓輸出為2.73 V；如以25 ℃為參考值，則應(yīng)使其電壓輸出為2.98 V。第二，調(diào)節(jié)VR2使0 ℃時，OPA2的輸出為0 V，而25 ℃時，OPA2的輸出為-0.25 V（反相）。第三，調(diào)VR3使OPA3放大5倍，如OPA2的輸出為-0.25 V，則OPA3的輸出應(yīng)為1.25 V。（3）各OPA的功能。OPA1：阻抗匹配；OPA2：減2.73 V（經(jīng)VR2）并反相；OPA3：放大5倍并反相。
2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電路
ADC0804將輸入模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值輸出到P0，再由單片機運算處理。如輸入3 V，ADC0804的輸出應(yīng)為96H=10010110B，此數(shù)字信號AT89S52的P0，再由P0存入AT89S52的累加器，然后累加器再送至P1，使相對應(yīng)的數(shù)碼管顯示。ADC的參考電壓VREF應(yīng)調(diào)整為2.56 V。
2.4 按鍵模塊電路
按鍵電路實現(xiàn)的功能是設(shè)定欲加熱溫度下限。本電路使用鍵盤專用IC74C922，以簡化軟件程序。欲設(shè)定溫度時，輸入“*”，就進(jìn)入設(shè)定模式，顯示器顯示“00”（設(shè)定初值，如已設(shè)定過，則顯示上一次設(shè)定值），開始輸入設(shè)定溫度，設(shè)定完成后按“*”，就可回到現(xiàn)在溫度顯示模式。現(xiàn)在溫度低于設(shè)定溫度，則加熱器（P2.1）動作，使溫度上升，直到現(xiàn)在溫度高于或等于設(shè)定溫度加熱器才停止動作。本電路最高設(shè)定溫度為109 ℃。
2.5 顯示模塊電路
本設(shè)計采用七段顯示譯碼器74LS47驅(qū)動共陽數(shù)碼管，實現(xiàn)的功能是時時顯示傳感器采集到的溫度值。并在數(shù)字鍵盤設(shè)定溫度下限時顯示設(shè)置的溫度。顯示的最大溫度值是99 ℃。
2.6 電源電路
本系統(tǒng)中模擬信號的放大器需要提供+12 V、-12 V兩種電壓，所以整個電路至少需要三個電源。考慮到模擬信號易受到干擾，在電路的設(shè)計中引入了LC振蕩電路，起到了穩(wěn)壓和穩(wěn)流的作用。電路的模擬部分和數(shù)字部分分別設(shè)計模擬電源和數(shù)字電源。另外電路板上還設(shè)計了兩個地，稱其為模擬地和數(shù)字地，兩個地之間通過一個電感相連，大大增強了系統(tǒng)的抗干擾能力。
3 軟件系統(tǒng)分析
3.1 數(shù)據(jù)運算與代碼轉(zhuǎn)換
本電路采集電壓信號，首先將ADC08 04轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，再將此數(shù)字值輸出到P0。轉(zhuǎn)化過程為：A/D轉(zhuǎn)換十進(jìn)制運算乘以4顯示。
下面解釋一下為什么要乘以4。
輸出最大轉(zhuǎn)換值為FFH（255）。OPA3為放大5倍，則本電路最大測量溫度為：
102 ℃（5.1 V/5=1.02 V）。由255×X=102，知X=0.4，即先乘4再除10，F(xiàn)F255255×41020。則R4=10，R3=20，即在本電路中D2顯示個位數(shù)2，D1顯示十位數(shù)0。如OPA3放大10倍，則本電路最大測量溫度為：51℃（5.1V/10=0.51V）。由255×X=51，知X=0.2，F(xiàn)F255255×2=510。則R4=05，R5=10，即在本電路中D2顯示個位數(shù)1，D1顯示十位數(shù)5。
3.2 數(shù)據(jù)存儲器RAM的設(shè)計
30H：現(xiàn)在溫度的個位數(shù)；33H設(shè)定溫度的個位數(shù)；31H：現(xiàn)在溫度的十位數(shù)；34H設(shè)定溫度的十位數(shù)。
3.3 中斷服務(wù)程序
進(jìn)入中斷服務(wù)程序以后，執(zhí)行PUSH PSW和PUSH ACC將程序狀態(tài)寄存器PSW的內(nèi)容和累加器A中的數(shù)據(jù)保存起來，這便是所謂的保護(hù)現(xiàn)場.以保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場時存取關(guān)鍵數(shù)據(jù)的存儲區(qū)叫做堆棧。在軟件的控制之下，堆棧可在片內(nèi)RAM中的任一區(qū)間設(shè)定，而堆棧的數(shù)據(jù)存取與一般的RAM存取又有區(qū)別，對它的操作，要遵循后進(jìn)先出的原則。
3.4 鍵盤輸入功能與比較指令
系統(tǒng)的另一功能就是實現(xiàn)令加熱器動作的最小溫度的設(shè)定。系統(tǒng)會不間斷的檢測是否有按“*”鍵，“*”對應(yīng)建立的TABLE表的0AH。當(dāng)檢測到有按下時便進(jìn)入設(shè)定模式，讀取74C922鍵盤值至TABLE表取鍵盤轉(zhuǎn)換碼，再通過七段顯示器顯示此設(shè)定值。這樣就完成了對下限溫度的設(shè)定。
4 結(jié)語
本文首先指出溫度控制對我們的生活產(chǎn)生的深刻影響。通過軟、硬件電路的設(shè)計，充分利用其的特性，以單片機為核心，實現(xiàn)單片機與顯示電路、單片機與鍵盤相連接，最終實現(xiàn)溫度采集和控制的功能。
參考文獻(xiàn)
[1] 李廣第，朱月秀，冷祖郝，等.單片機基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.
篇7
隨著技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展，計算機與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)結(jié)所產(chǎn)生的信息技術(shù)已經(jīng)開始引領(lǐng)時代，并使社會各行各業(yè)開啟了前所未有的變革。反過來，它也更加刺激了各種技術(shù)的再生產(chǎn)，或創(chuàng)新研究。當(dāng)前，單片機在使用的過程中，為了保證產(chǎn)品的性能，需要不斷對溫度進(jìn)行合理的控制與管理。研究表明，有效控制單片機的溫度不但能加強操作的靈活性，而且能最大程度滿足用戶的需求。近年來，企業(yè)在生產(chǎn)的過程中，引入了單片機溫度控制系統(tǒng)，不但解決了生產(chǎn)中的問題，而且大大增加了生產(chǎn)率，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟收益。
1 單片機的基礎(chǔ)知識
從單片機的發(fā)展歷程來看，單片機最早又被稱為：微型計算機。其特征是：由RAM、CPU、ROM等多個元件組成。單片機的體積小，方便攜帶，同時又具有強大的功能。在現(xiàn)代化工業(yè)中引入單片機，能夠利用外加電源以及晶振的效能，對數(shù)字化信息做出處理，從而實現(xiàn)溫度的控制，給企業(yè)帶來更大的收益。同時，單片機還被廣泛應(yīng)用到日常生活中，不但能使勞動環(huán)境得到改善，降低了生產(chǎn)風(fēng)險系數(shù)，而且加大了能源的利用度，符合可持續(xù)的發(fā)展觀念。
2 單片機類型的選擇以及系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)
2.1 單片機的選型
為了能更好地發(fā)揮溫度控制系統(tǒng)的作用，選擇適合的單片機類型很關(guān)鍵。一般情況下，單片機在選擇的過程中，應(yīng)該符合這幾個標(biāo)準(zhǔn)。比如：容量要大、運轉(zhuǎn)效率要高、價格比較低廉、具有普遍適用性。本文采用的主控芯片型號為AT89S5。該款產(chǎn)品的優(yōu)點主要有這幾個方面。第一，在使用的過程中，能實現(xiàn)與Intel公司的8051兼容。第二，可編程序在要求的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行隨機讀，并進(jìn)行儲存。第三，時鐘頻率在0～33MHZ的范圍之內(nèi)，完全可以高效工作。第四，可編程輸入與輸入引腳的數(shù)量為32個，16位定時計數(shù)器、數(shù)據(jù)指針的數(shù)量均為2個。第五，中斷電源的數(shù)量為6個，與2級優(yōu)先級。第六，有雙全共串行通信接口，并具有一定的先進(jìn)性。
2.2 傳感器的選擇
本文中溫度控制系統(tǒng)采用的傳感器型號為DA18B20，改傳感器由專門的半導(dǎo)體廠家生產(chǎn)，具有微型處理的功能，是比較先進(jìn)的一款智能溫度傳感器。它的主要特征是：體積比較小、方便攜帶，而且數(shù)據(jù)傳輸?shù)男史浅８撸谶h(yuǎn)距離的情況也完全可以操作。因此，該傳感器被普遍應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，比如軍事、工業(yè)、企業(yè)，以及日常生活等。
2.3 溫度控制系統(tǒng)框架
溫度控制在營運的過程中，依靠集成模塊技術(shù)來進(jìn)行工作，該技術(shù)包括多個組成部分。主要有（單片機、采集、溫度設(shè)置、顯示、驅(qū)動電路）等模塊。集成模塊的工作原理是：首先，采集模塊實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效采集，然后將數(shù)據(jù)通過單片機模塊輸出，并對其進(jìn)行加工、處理。其次，被處理后的數(shù)量上傳到溫度控制系統(tǒng)中，再通過顯示模塊將數(shù)據(jù)顯示出來。另外，溫度設(shè)置模塊的功能是：在溫度控制系統(tǒng)中，利用溫度設(shè)置模塊，可以提前將溫度的數(shù)值設(shè)置好。當(dāng)被采集的數(shù)據(jù)被監(jiān)測出溫度有異常時，單片機模塊可以自行調(diào)節(jié)控制，如果溫度大于設(shè)定的要求時，單片機就會停止加熱。如果溫度小于設(shè)定的要求時，單片機就會打開驅(qū)動電路，開始加熱。另外，當(dāng)單片機改變驅(qū)動電路時，還會發(fā)出強烈的警報聲。這樣，有利于工作人員及時檢查系統(tǒng)狀況，幫助系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。
3 單片機溫度控制系統(tǒng)的原理
首先，傳感器對信號進(jìn)行捕捉，并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號，然后放大倍數(shù)，使單片機能夠識別到，以便實施控制。當(dāng)信號完成過濾之后，就會生成標(biāo)度，使溫度可見。其次，在對比實際檢測溫度的基礎(chǔ)上，實行溫度的調(diào)節(jié)和優(yōu)化，最終將溫度控制到最佳狀態(tài)。最后，單片機在運行的過程中，能夠完成溫度的實時檢測，然后根據(jù)實際的要求，對檢測的結(jié)果做出調(diào)節(jié)和控制。因此，單品機在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中被廣泛應(yīng)用，不但增加了溫度的精準(zhǔn)性，而且提高了企業(yè)的生產(chǎn)效益。除此之外，單片機在溫度控制中，具有良好的安全性與穩(wěn)定性，不會產(chǎn)生任何風(fēng)險。最后，在使用單片機的過程中，還應(yīng)該根據(jù)實際需要，不斷完善程序，增強單片機的功能，推動它的不斷發(fā)展。
4 單片機溫度控制的措施
4.1 利用純硬件的閉環(huán)控制系統(tǒng)
該方法在使用中，具有速度快的優(yōu)勢特點，同時也存在一定的局限性。比如：控制的精度不高，線路比較復(fù)雜，操作不靈活，增加了調(diào)試、安裝的難度。因此在推廣的過程中，遇到了很大的障礙。
4.2 利用FPGA/CPLD，以及有IP內(nèi)核的FPGACPLD方式
首先，前一種方式能夠?qū)崿F(xiàn)信息的采集，并進(jìn)行存儲，然后顯示出來。另外，在IP內(nèi)核環(huán)境下，可以利用交換的方式實現(xiàn)信息的測量、分析。這種方法使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加合理，并且在能應(yīng)用與復(fù)雜的測量中，容易操作，具有一定的優(yōu)勢。同時，該方法在使用中也存在一定的缺陷。比如：安裝、調(diào)試?yán)щy，而且價格比較昂貴。因此，在溫度控制中，也不利于推廣。
4.3 在使用單片機的基礎(chǔ)上，配合使用高精度溫度傳感器
單片機在使用過程中，能夠完成人機界面作業(yè)，對信號進(jìn)行分析與處理。另外為了補充單片機存在的缺陷，將高精度傳感器納入控制系統(tǒng)，完成對信號的采集、儲存、轉(zhuǎn)換等。這種方式能最大程度的發(fā)揮系統(tǒng)的優(yōu)勢，提高單片機溫度控制的效果，值得推廣。
5 單片機的溫度控制系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用
5.1 硬件電路的開發(fā)和應(yīng)用
硬件電路開發(fā)的要求通常是：單片機主機、兩路傳感器、多路獨立控制開關(guān)、調(diào)節(jié)閥門，以及傳感器等設(shè)備。只要配備齊全上面的硬件后，基本上可以實現(xiàn)預(yù)期的效果。通過及時的檢測，能夠防止生產(chǎn)中出現(xiàn)的溫度變化，并及時采取有效的措施，防止給企業(yè)帶來損失。另外，可以安裝一些輔的設(shè)備，比如報警器、顯示器等，提高系統(tǒng)的服務(wù)功能，以便達(dá)到運行的最佳狀態(tài)。
5.2 軟件系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用
軟件系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用主要通過C語言編程來實現(xiàn)，增加單片機溫度系統(tǒng)的各種功能。在開發(fā)與應(yīng)用的過程中，主要發(fā)揮作用的是主模塊和主程序。首先，主模塊在初始化之后，將溫度的檢測用數(shù)據(jù)顯示出來，并進(jìn)行處理、存儲等。其次，當(dāng)檢測的溫度超出預(yù)定范圍之后，主程序在受到信號之后，能夠?qū)囟冗M(jìn)行及時的調(diào)節(jié)，并與其他子程序通力合作，最終將溫度控制在合理的范圍內(nèi)。
5.3 溫度檢測的開發(fā)和應(yīng)用
在溫度檢測的開發(fā)和應(yīng)用中，一般采用熱電偶傳感器來工作。該傳感器的特點是：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，測量范圍廣，準(zhǔn)確度高，傳輸速度快，靈敏度好。當(dāng)然，熱電偶傳感器在使用過程中，也存在一定的局限性。比如：一旦電壓比較高時，該傳感器識別率就會降低，影響檢測的準(zhǔn)確度。通常解決的辦法是：將倍數(shù)比較高的電路安裝在轉(zhuǎn)換器上，提高電壓信號強度，來完成數(shù)據(jù)的傳輸。這種辦法操作簡單，非常方便。
6 結(jié)束語
當(dāng)前，工業(yè)、企業(yè)、軍事，以及在日常生活中，為了有效實行溫度的控制，普遍采用了單片機溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要能夠?qū)崿F(xiàn)兩方面的功能。一方面，能夠加強溫度的實時控制和檢測，預(yù)防各種問題的發(fā)生。另一方面，在溫度監(jiān)測的過程中，能夠幫助工作人員根據(jù)當(dāng)前的運行狀態(tài)，對溫度作出控制和調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)的正常運行。另外，單片機結(jié)構(gòu)簡單，價格比較低，操作簡單，精準(zhǔn)度高，而且在使用中非常可靠，不會出現(xiàn)負(fù)面影響。實踐證明，將單片機應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，通過對溫度的有效控制，減少了工作人員的勞動強度，而且使生產(chǎn)率得到了很大的提高。因此，單片機在未來發(fā)展中具有更加廣闊的市場。
參考文獻(xiàn)：
篇8
一、硬件系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)核心部分是STC89C52單片機，以8051為基核，8K字節(jié)Flash Rom存儲器，512字節(jié)的RAM存儲器，自帶EEPROM、看門狗，支持ISP，方便程序的下載和調(diào)試。
1、單片機的選擇。單片機AT89C52是INTEL公司生產(chǎn)的5l系列高性能8位單片機，是數(shù)字溫度計的核心器件，兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)；而內(nèi)置的通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元則結(jié)合了HMOS的高速高密度特性及CHMOS的低功耗優(yōu)勢。AT89C52具有兩種晶振方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩，需要在XTAL1、XTAL2引腳外接石英晶體和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10到30pf；另一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接外部時鐘，XTAL2懸空。對于復(fù)位電路，AT89C52有兩種復(fù)位方式，分別是上電復(fù)位和按鍵復(fù)位；本設(shè)計采用按鍵復(fù)位，即利用一個復(fù)位電容和按鍵的組合使復(fù)位變得更加直接和簡單。
2、溫度測量模塊。采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20單總線溫度傳感器，能夠直接傳輸被測溫度，輸出數(shù)字量，其具有以下特點：單總線接口，可串行通訊；多個DS18B20可共接在一條總線，實現(xiàn)多點測溫；不需要任何電路；測量范圍-55℃～125℃，固有測溫分辨率為0.5℃。DS18B20主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、溫度報警觸發(fā)器TH和TL以及配置寄存器。
3、鍵盤、顯示模塊。鍵盤有編碼和非編碼兩種方式。本系統(tǒng)選用非編碼3*4矩陣鍵盤控制。鍵盤的抖動可以通過軟件去抖動和硬件去抖動來解決。在按鍵不多的情況下，可以使用硬件去抖動，即加上RS觸發(fā)器。本系統(tǒng)采用軟件去抖動的方法，如果按鍵較多，常用軟件方法消抖，即檢測按鍵按下為低電平時，加一延時（5～10rns），等待下降沿的抖動消失后，再次確認(rèn)是否為低電平，若是則有按鍵按下；按鍵松開時也用同樣方法消抖。采用六位LED數(shù)碼管顯示所測溫度值，數(shù)碼管為共陰極七段發(fā)光二極管構(gòu)成。為了節(jié)省硬件資源，采用動態(tài)顯T方式，即使用兩個74HC573鎖存器控制數(shù)碼管的位和段，共同接到單片機的PO口。
4、報警及指示燈電路。當(dāng)用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度達(dá)到時需用聲音的形式提醒用戶，此時蜂鳴器為三聲斷續(xù)的滴答的叫聲。在本系統(tǒng)中我們?yōu)橛脩粼O(shè)計了越限報警，當(dāng)溫度低于用戶設(shè)置的目標(biāo)溫度10度或高于10度時蜂鳴器為連續(xù)不斷的滴答叫聲。當(dāng)單片機輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器工作發(fā)出報警聲。
二、主控制電路和測溫控制電路設(shè)計
主控制電路由AT89C52及元件構(gòu)成，測溫電路由DS18B20、預(yù)置數(shù)電路和報警電路組成。AT89C52是此硬件電路設(shè)計的核心，通過AT89C52管腳P1.3與DS18B20相連，控制溫度的讀出和顯示。預(yù)置數(shù)電路由4個按鍵組成，4個按鍵分別與AT89C52管腳P3.0和P3.1和P3.2和P3.3相連。報警電路很簡單，2個發(fā)光二極管分別與AT89C52的P1.0和P1.1管腳相連，若實際測量溫度值大于預(yù)置溫度值，則發(fā)光二極管亮，還有一個蜂鳴器與AT89C52的P1.2管腳相連。
三、軟件系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)設(shè)計的硬件電路圖，進(jìn)行軟件的設(shè)計，使用Keil軟件編寫C51程序。程序的流程如圖1所示。
四、結(jié)語
本系統(tǒng)經(jīng)過檢測基本上達(dá)到了設(shè)計的要求，并且系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計總體較為簡單，采用DS18B20傳感器能能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號的有效傳輸，并且與AT89C52單片機進(jìn)行通訊，實現(xiàn)了溫度測量的精準(zhǔn)。
參 考 文 獻(xiàn)
篇9
隨著科技發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)水平不斷提高,電加熱爐已在化工、冶金、機械等工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。可是對于這樣一個具有非線性、大滯后、大慣性、時變性、升溫單向性等特點的控制對象,很難用數(shù)學(xué)方法建立精確的數(shù)學(xué)模型,因此用傳統(tǒng)的控制理論和方法很難達(dá)到好的控制效果。
單片機以其高可靠性、高性能價格比、控制方便簡單和靈活性大等優(yōu)點,在工業(yè)控制系統(tǒng)、智能化儀器儀表等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。采用單片機進(jìn)行爐溫控制,可以提高控制質(zhì)量和自動化水平。
1 單片機爐溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
單片機爐溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由單片機控制器、可控硅輸出部分、熱電偶傳感器、溫度變送器以及被控對象組成。
爐溫信號通過溫度檢測及變送,變成電信號,與溫度設(shè)定值進(jìn)行比較,計算溫度偏差e和溫度的變化率e,再由智能控制算法進(jìn)行推理,最終得控制量u,可控硅輸出部分根據(jù)調(diào)節(jié)電加熱爐的輸出功率,即改變可控硅管的接通時間,使電加熱爐輸出溫度達(dá)到理想的設(shè)定值。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
以AT89C51單片機為該控制系統(tǒng)的核心,實現(xiàn)對溫度的采集、檢測和控制。系統(tǒng)采集到的爐內(nèi)溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量與爐溫數(shù)字化后的給定值進(jìn)行比較,即可得到實際爐溫和給定爐溫的偏差及溫度的變化率。由AT89C51構(gòu)成的核心控制器按智能控制算法進(jìn)行推算,得出所需要的控制量。由單片機的輸出通過調(diào)節(jié)可控硅管的接通時間,改變電爐的輸出功率,起到調(diào)溫的作用。
2.2 系統(tǒng)硬件的選擇
1)控制核心的選擇:選擇AT89C51單片機構(gòu)成爐溫控制系統(tǒng),系統(tǒng)工作過程中能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息,不受系統(tǒng)掉電或斷電等突況的影響。AT89C51單片機內(nèi)部有128 B的RAM存儲器,不夠系統(tǒng)使用,因此,擴展6264(8 kB)的RAM作為外部數(shù)據(jù)存儲器。
2)熱電偶的選擇:在本系統(tǒng)中,采用的是高精度的集成芯片MAX6675來完成“熱電偶電勢-溫度”的轉(zhuǎn)換, MAX6675是MAXIM公司開發(fā)的K型熱電偶轉(zhuǎn)換器,內(nèi)部具有信號調(diào)節(jié)放大器、12位ADC、冷端補償二極管、模擬開關(guān)和數(shù)字控制器。測得的環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成電壓量,通過處理熱電偶電壓和二極管的檢測電壓,計算出補償后的熱端溫度。數(shù)字輸出是對熱電偶測試溫度進(jìn)行補償后的結(jié)果。
3)鍵盤輸入的選擇:采用4片BCD撥碼盤作為溫度設(shè)定的輸入單元,輸入范圍為0～9999,可滿足本系統(tǒng)的要求。每位BCD碼盤占4條線,通過上拉電阻接入8255可編程并行I/O擴展口。
4)顯示器的選擇:采用字符型LCD(液晶顯示器)模塊TC1602A,并且它把LCD控制器、ROM和LCD顯示器用PCB(印制板)連接到一起,只要向LCD送人相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)便可實現(xiàn)所需要的顯示,使用特別方便靈活。第1行顯示設(shè)定溫度,第2行顯示實際溫度,這樣,溫差一目了然,方便控制。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
本系統(tǒng)的應(yīng)用程序主要由主程序、中斷服務(wù)程序和子程序組成。主程序的任務(wù)是對系統(tǒng)進(jìn)行初始化,實現(xiàn)參數(shù)輸入,并控制電加熱爐的正常運行。主程序主要由系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集及處理、智能推理等部分組成。主程序如圖2所示。子程序主要有采樣子程序、控制算法子程序、顯示子程序等,其中控制算法子程序是控制器中最重要的一部分,它的原理將在第4節(jié)介紹。 (如圖2)
4 智能控制算法
所謂智能控制算法就是PID算法,模糊自整定PID算法程序的總流程為:首先模糊整定,然后根據(jù)誤差和誤差變化率對PID的3個參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整,把經(jīng)過模糊調(diào)整后的PID參數(shù)作為最終的控制參數(shù)進(jìn)行PID控制。溫度誤差e和溫度誤差變化率e的最壞情況值均取為100℃,在此建立的溫度誤差e和溫度誤差變化率e的基本論域,數(shù)字量化確定e(k)的論域區(qū)間為[-128,128]。這樣就必須對溫度誤差e和溫度誤差變化率e超過100°C.變換后的e和e其動態(tài)范圍限幅壓縮,這樣就可以使溫度誤差和溫度誤差變化率e在整個測控溫度變化范圍[0℃,1112°C]內(nèi),控制量都可以起到作用。
5 結(jié)束語
本系統(tǒng)以單片機AT89C51為核心,它具有高可靠性、高性能價格比、控制方便簡單和靈活性大等優(yōu)點。控制器采用新型的智能控制算法,岡而系統(tǒng)升溫快,控溫精度高,穩(wěn)態(tài)誤差可達(dá)±5℃以內(nèi),滿足系統(tǒng)要求。采用了K型熱電偶信號處理集成芯片MAX6675,改變了傳統(tǒng)測溫電路復(fù)雜、程序復(fù)雜、精度低等問題整個系統(tǒng)操作簡便,抗干擾能力強、運行可靠。
參考文獻(xiàn):
[1] 劉雪雪,趙良法. 單片機原理及實踐.北京:高等教育出版社,2006.
[2] 張毅剛,彭喜源,譚曉昀,曲春波. MCS―51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.黑龍江:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003.
[3] 王延平.計算機高精度控溫系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].微計算機信息,,2006,6-1:33-34。
[4] 劉洪恩.利用熱電偶轉(zhuǎn)換器的單片機溫度測控系統(tǒng)[J].儀表技術(shù),2005,2:29-30。
篇10
Key words:AT89S51; Single Chip Microcomputer; Temperature control; PID control; Control accuracy
中圖分類號：P184.5+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
引言
在PCD復(fù)合片釬焊過程中廣泛使用著各種保溫電阻爐，其溫度控制精度直接影響到PCD刀具的質(zhì)量。目前，國內(nèi)有不少中小PCD刀具生產(chǎn)廠家使用的保溫爐控制系統(tǒng)仍沿用上世紀(jì)80年代末至90年代初生產(chǎn)的溫度控制儀表。這些傳統(tǒng)自動控制儀表多采用熱電偶加時間繼電器、電位器的間斷控制模式，其控制精度低、穩(wěn)定性差、超調(diào)量大，導(dǎo)致生產(chǎn)的PCD刀具質(zhì)量不穩(wěn)定，不能滿足PCD復(fù)合片焊后保溫工藝要求。而利用單片機對保溫爐的溫度控制進(jìn)行改造后的系統(tǒng)則具有溫控精度高、穩(wěn)定性好、成本低以及簡單靈活等諸多優(yōu)點，能夠較好的滿足生產(chǎn)要求。本文就國產(chǎn)SDG-4-9型電阻保溫爐改造后的溫度控制系統(tǒng)，簡單介紹AT89S51單片機溫度控制的設(shè)計原理。
1 系統(tǒng)組成與工作原理
改造后的保溫爐控制系統(tǒng)原理如圖1所示。單片機定時對爐溫進(jìn)行檢測，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片得到相應(yīng)的數(shù)字量，送到單片機進(jìn)行判斷和運算，得到應(yīng)有的控制量，以控制加熱功率
使電阻爐的實際溫度向著給定溫度變化并最終達(dá)到給定溫度，從而實現(xiàn)對溫度的控制。
圖1 溫控系統(tǒng)原理圖Fig.1 The principle of temperature control system
2 硬件電路設(shè)計
本系統(tǒng)硬件部分主要由AT89S51單片機、溫度檢測電路、溫度控制電路以及8155、6116、AD574與單片機的接口電路組成。
2.1AT89S51單片機
圖1中AT89S51為主控制器件。AT89S51是ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含有4KB的EPROM和128字節(jié)的RAM，并含有看門狗定時器WDT。因此，既不需擴展外部ROM又可有效防止軟件“跑飛”。作為本系統(tǒng)的CPU，AT89S51主要是根據(jù)讀取的采樣值計算出相應(yīng)的控制輸出量，并將該控制量輸出去以控制保溫爐溫度。AT89S51還負(fù)責(zé)按鍵處理、數(shù)碼管顯示等工作。
2.2溫度檢測電路
根據(jù)PCD復(fù)合片焊后保溫工藝要求，選用帶有溫度變送器的一體化鎧裝式K型熱電偶作為爐溫檢測元件，其測溫范圍為0～600℃。熱電偶所帶溫度變送模塊直接安裝在熱電偶的接線盒內(nèi)，其內(nèi)含調(diào)零、冷端補償和線性放大等電路，能將熱電偶輸出的電壓信號轉(zhuǎn)變成與所測溫度成線性的4～20mA輸出信號。由于采用二線制電流方式傳送信號，所以不會受到傳輸線的壓降、接觸電勢以及電壓噪聲等因素的影響，因此具有很強的抗電磁干擾能力。
一體化熱電偶輸出的電流信號經(jīng)過I/V變換電路轉(zhuǎn)換成0～10V電壓信號，送到A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入端。I/V變換電路主要由運放LM124構(gòu)成，具體電路如圖2所示。
圖2 I/V變換電路Fig.2 I/V transform circuit
2.3溫度控制電路
保溫爐的溫度控制是通過調(diào)節(jié)其輸入電功率來實現(xiàn)的。本系統(tǒng)采用可控硅調(diào)功方式，并通過 MOC3061光耦過零觸發(fā)驅(qū)動器實現(xiàn)對雙向可控硅的過零觸發(fā)[1]。MOC3061內(nèi)部含有過零檢測電路，在P1.4控制電壓作用下，完成雙向可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通。雙向可控硅串接在50Hz交流電源和加熱電阻絲中，通過改變給定周期內(nèi)可控硅的接通時間，就能改變加熱功率，從而實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)的目的。單片機 P1.4口輸出能控制可控硅通斷時間的脈沖信號。P1.4=1時，關(guān)斷可控硅；P1.4=0時，開啟可控硅。
2.4外部接口電路
AT89S51外部接口電路主要有鍵盤/顯示接口、外部數(shù)據(jù)存儲器以及A/D轉(zhuǎn)換器AD574等。
為處理因突發(fā)事件劇增的數(shù)據(jù)，外部設(shè)有2KB的數(shù)據(jù)存儲器RAM6116，P2.3與其CE相連作為片選信號，P3.7和P3.6分別與OE和WE相連，作為讀寫信號，6116地址為：9000H～97FFH。
8155作為鍵盤/LED顯示接口，當(dāng) P2.4=0，P2.5=0時選中它內(nèi)部RAM工作；當(dāng) P2.4=0，P2.5=1時選中它的3個I/O端口工作，其地址分配為A口：A801H；B口：A802H；C口：A803H。8155外接4位LED顯示器及16鍵小鍵盤。為減少硬件開銷和提高系統(tǒng)可靠性，LED采用動態(tài)掃描顯示，A口作為段選口，C口作為位選口。鍵盤接口電路中從C口輸出作為行線，從B口輸入作為列線，鍵盤工作采用行掃描法。鍵盤上設(shè)有0～9 10個數(shù)字鍵，6個功能鍵，以便于在線修改各項參數(shù)并且設(shè)置多個運行控制命令。
AD574將I/V電路輸出的0～+10V范圍的模擬電壓信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。AD574的12位數(shù)據(jù)分兩次輸出，P0.7～P0.0與其DB11～DB4相連，P0.7～P0.4與DB3～DB0相連。當(dāng)P2.7=0，P3.6=0，P0.0=0， P0.1=0時CE=1，CS=0，R/C=0，A0=0，AT89S51啟動A/D轉(zhuǎn)換；當(dāng)P2.7=0，P3.7=0，P0.0=1，P0.1=0時 R/C=1，A0=0，AT89S51讀取經(jīng)AD574轉(zhuǎn)換后的高八位數(shù)字量，P0.1=1時A0=1，讀取低四位。其地址分配為啟動轉(zhuǎn)換：7FFC；讀轉(zhuǎn)換高八位結(jié)果：7FFD；讀轉(zhuǎn)換低四位結(jié)果：7FFF。
3 控制策略
本系統(tǒng)采用工業(yè)上常用的PID控制法。所謂PID控制，就是按設(shè)定值與實測值之間偏差的比例、偏差的積累和偏差變化的趨勢進(jìn)行控制。在模擬系統(tǒng)中，PID算法的表達(dá)式為：
（1）
式中：為控制量；為偏差值，它等于給定量與實測量之差；為比例系數(shù)；為積分時間常數(shù)；為微分時間常數(shù)。
由于計算機只能處理數(shù)字信號，將式（1）離散化可得[2]：
（2）
上式即為位置式PID控制算法的表達(dá)式。其中，；；=++；=+；=。
（2）式中比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)的選擇取決于保溫爐的階躍響應(yīng)特性和實際經(jīng)驗，工程上已經(jīng)積累了不少行之有效的參數(shù)整定方法。例如，按歸一化參數(shù)整定法進(jìn)行整定[3]，即令采樣周期= 0.1；= 0.5；= 0.125，其中為純比例作用下的臨界振蕩周期，則有：= 0.2，= 1.25。從而可調(diào)整的參數(shù)只有一個，通過鍵盤輸入反復(fù)調(diào)試值，可以得到滿意的控制效果。本系統(tǒng)采用歸一化整定法對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行整定，經(jīng)反復(fù)調(diào)試，可取 = 3.8，采樣周期= 5。
4 軟件設(shè)計
4.1主程序設(shè)計
主程序流程如圖3所示。主程序主要完成： T0初始化，參數(shù)輸入，溫度采樣，PID計算與溫度顯示等。
圖3 主程序流程圖圖4 T0中斷服務(wù)程序框圖
Fig.3 The flow chart of main program Fig.4 The flow chart of T0 interruption serve program
4.2T0中斷服務(wù)程序
T0用于產(chǎn)生采樣周期和可控硅通斷周期，程序流程如圖4所示。
4.3主要子程序
主程序中涉及的子程序主要有溫度采樣子程序、數(shù)字濾波子程序、PID計算子程序以及溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序等。
4.3.1溫度采樣子程序
采用單片機高級語言C51編寫的AD574采樣子程序如下所示：
int ad574(void)
{
int caiyang1=0, caiyang2=0;
XBYTE[7FFC]=0x0000; /* 啟動A/D轉(zhuǎn)換 */
while(P1.5= =1); /* 查詢轉(zhuǎn)換是否完成 */
caiyang1=XBYTE[7FFD] ; /* 讀轉(zhuǎn)換結(jié)果高八位 */
caiyang2=XBYTE[7FFF] ; /* 讀轉(zhuǎn)換結(jié)果低四位 */
caiyang1=(caiyang14) ; /* 調(diào)整、拼裝成12位采樣值*/
return(caiyang1) ;/* 返回采樣值 */
}
4.3.2數(shù)字濾波子程序
所謂數(shù)字濾波，就是通過程序計算或判斷以減少干擾在有用信號中的比重，用于濾去來自控制現(xiàn)場對采樣值的干擾。本系統(tǒng)采用的是去極值平均濾波法[4]，即連續(xù)4次采樣后累加求和，同時找出其中的最大值和最小值，再從其中減去最大值和最小值，最后對剩下的2個數(shù)據(jù)求平均，作為有效采樣值。由于所測溫度為慢變參數(shù)，所以采取一邊采樣一邊處理的方法，這樣可以節(jié)省數(shù)據(jù)存儲區(qū)。濾波子程序框圖如圖5所示。
圖5 數(shù)字濾波子程序框圖 圖6 PID子程序框圖
Fig.5 The flow chat of digital filter sub-program Fig.6 The flow chart of PID sub-program
4.3.3PID計算子程序
PID計算采用位置式算法，其程序框圖如圖6所示。
4.3.4溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序
該程序的目的是要把實際采樣的二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換成BCD碼形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū)，供顯示子程序調(diào)用。
對于一般線性儀表，標(biāo)度轉(zhuǎn)換公式為[5]：
（3）
式中：為參數(shù)測量值；為測量范圍最大值；為測量范圍最小值；為對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值；為對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值；為測量值對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值。本系統(tǒng)中，=0℃，=600℃，=0，=4095，故有：
（4）
根據(jù)上述表達(dá)式，即可編寫出溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序。
5 結(jié)論
（1）用該系統(tǒng)對SDG-4-9型保溫爐進(jìn)行溫度控制，運行結(jié)果表明，在溫控范圍為0～600℃時，系統(tǒng)最大超調(diào)量小于5℃，穩(wěn)態(tài)誤差不超過±1℃，因而系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定性好等特點。經(jīng)該系統(tǒng)保溫處理后的PCD刀具質(zhì)量穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)要求。
（2）在現(xiàn)場使用過程中，系統(tǒng)較快達(dá)到了設(shè)定溫度值，顯著縮短了工藝時間，從而提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率，節(jié)約了能源。
作者簡介：朱朋飛(1983-)，男，湖北天門人，大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院碩士研究生，研究方向為機械制造及自動化。
導(dǎo)師：李
參考文獻(xiàn)
王岫光，王曉軍，李晨忱．在單片機控制系統(tǒng)中實現(xiàn)晶閘管的過零控制[J]．儀表技術(shù)與傳感器，2001，12(7):25-27.
楊樹興，李擎，蘇中，等．計算機控制系統(tǒng)―理論、技術(shù)與應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2006：63-64.
篇11
電阻爐在當(dāng)前被廣泛的應(yīng)用在各種工礦企業(yè)、科研機構(gòu)等場合，是利用元素分析作為主要手段。在各個企業(yè)工作中用來測定鋼件淬火、退火回火加熱處理之中，在應(yīng)用中單片機體積小、價格低廉、功耗低和控制能力強受到廣泛的關(guān)注，已成為當(dāng)前電阻爐溫度控制領(lǐng)域的核心器件。然而目前來說，大多數(shù)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)都是采用單片機器件和CPU處理器的能力不夠問題分析，對造成的各種瓶頸現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)真分析和認(rèn)識。為解決“瓶頸”問題，同時在應(yīng)用的時候又兼顧到經(jīng)濟性原則，通過設(shè)計低端雙單片機結(jié)構(gòu)的電阻溫度控制系統(tǒng)，并且采用信息處理和采集措施等優(yōu)勢分析，制定出合理的設(shè)計防范。
1、控制系統(tǒng)設(shè)計方案
在雙單片機的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計中是采用兩個ATME1公司生產(chǎn)的單片機作為實施控制系統(tǒng)和方式，通過完成人工對話和輔助計算功能針對其中雙擊數(shù)據(jù)交換瞪。一般設(shè)計的過程中要注重三個方式：
1)采用串行總線，這種方法硬件簡單但傳輸速度比較慢；
2)采用并行總線，其速度較高但考慮到兩個CPU時鐘同步問題因而硬件比較復(fù)雜；
3)采用存儲器方式，其傳輸速度比較快且對時鐘同步性要求也不很嚴(yán)格。在此，本著提高性能與降低成本相結(jié)合的設(shè)計原則，采用第3種方式即由雙端口RAM承擔(dān)雙機信息的互換。
2、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)硬件電路由3部分組成：
1)實時控制模塊；
2)人機交互模塊；
3)雙機通訊模塊。
2.1實時控制模塊
該模塊以單片機U1為控制核心，可以分為溫度檢測電路和輸出控制電路兩部分為溫度檢測電路。熱電偶將溫度轉(zhuǎn)換為0—41.32mv電壓輸出，經(jīng)毫伏變送器轉(zhuǎn)換成4—電流，再經(jīng)過電流／電壓轉(zhuǎn)換成0—5V電壓信號，由ADC0809轉(zhuǎn)換為8位的數(shù)字量送到單片機U1的P口。單片機U1的P1.0引腳輸出控制信號，經(jīng)過零觸發(fā)電路去控制雙向晶閘管，通過改變雙向晶閘管的導(dǎo)通時間來改變加熱功率，達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。當(dāng)P1.0=-1時，雙向閘管導(dǎo)通，P1.0=0時則截止：可控硅在給定周期的100％時間內(nèi)接通時的功率最大，這時加熱溫度最高。
2.2人機交互模塊
人機交互模塊由，由四個獨立的發(fā)光二極管(作為電源指示燈、PID正常運行指示燈、上限報警指示燈和下限報警指示燈)顯示電路和兩個4位7段數(shù)碼管動態(tài)顯示電路以及四個獨立按鍵電路和一個復(fù)位按鍵電路共同組成。
2.3雙機通訊模塊
以雙端口靜態(tài)存儲器芯片DS1609作為兩單片機的數(shù)據(jù)交換器，基本原理為：需要送出數(shù)據(jù)的一方先把數(shù)據(jù)送入DS1609中，然后接收數(shù)據(jù)的一方對DS1609中的同一地址進(jìn)行讀取，完成數(shù)據(jù)交換。
3、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
在單機片系統(tǒng)設(shè)計中的軟件主要包括程序連接系統(tǒng)U1，其中主要包括負(fù)責(zé)主程序的初始化系統(tǒng)以及與單機片U2進(jìn)行連接。T0及T1中服務(wù)程序(T0中斷服務(wù)程序進(jìn)行采樣、濾波、標(biāo)度轉(zhuǎn)換、越限處理、控制顯示溫度；T1中斷服務(wù)程序主要控制雙向可控硅的通斷)、采樣子程序(ADC0809以查詢方式對IN0通道采樣4次)、字濾波子程序(采用防脈沖干擾平均值法濾波對4次采樣值處理得平均值，以備PID運算和溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換使用)、標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序(參數(shù)經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)碼值僅對應(yīng)于參數(shù)的大小并不等于原來帶有量綱的參數(shù)值，故必須把它轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值以便顯示)、PID運算子程序(控制原理是先求出實測溫度對所需溫度的偏差值，對偏差值處理而獲得控制信號去調(diào)節(jié)電阻爐的加熱功率)及其它子程序(如為進(jìn)行采樣值數(shù)碼顯示而加入二至十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序和壓縮BCD碼變成單字節(jié)BCD碼子程序；為求取PID運算而加入將鍵盤設(shè)定值進(jìn)行十至二進(jìn)制轉(zhuǎn)換的子程序等)。單片機U2的軟件主要包括鍵盤監(jiān)控程序和顯
示輸出程序。
1)鍵盤監(jiān)控程序設(shè)計。本系統(tǒng)功能較為復(fù)雜，考慮到如果采用一鍵一義監(jiān)控會由于按鈕過多，致使成本增加且面板難以布置用戶操作也不方便，因而本設(shè)計采用一鍵多義的鍵盤監(jiān)控程序。具體是：采用狀態(tài)順序編碼設(shè)計狀態(tài)圖，構(gòu)造兩張表(即狀態(tài)表和索引表)，監(jiān)控程序根據(jù)現(xiàn)態(tài)碼和鍵碼查表一方面可找到任務(wù)模塊wORK0～WORK15中相應(yīng)的某一項予以執(zhí)行發(fā)出運行命令，另一方面可用于下次判斷處理所需的次態(tài)NEXT項。2)顯示輸出程序設(shè)計。顯示輸出程序包括初始化、通過DS1609獲取單片機U1數(shù)據(jù)、控制設(shè)定溫度值顯示和當(dāng)前溫度值顯示。本系統(tǒng)程序眾多，由于篇幅所限具體程序流程圖及源代碼從略。
4、硬件設(shè)計
本系統(tǒng)采用的K型熱電偶，其可測量1312℃以內(nèi)的溫度，其線性度較好，而且價格便宜。K型熱電偶的輸出是毫伏級電壓信號，最終要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號與CPU通信。傳統(tǒng)的溫度檢測電路采用“傳感器－濾波器－放大器－冷端補償－線性化處理－A/D轉(zhuǎn)換”模式，轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多、電路復(fù)雜、精度低。在本系統(tǒng)中，采用的是高精度的集成芯片MAX6675來完成“熱電偶電勢－溫度”的轉(zhuǎn)換，不需電路、I/O接線簡單、精度高、成本低。
當(dāng)P2.5為低電平且P2.4口產(chǎn)生時鐘脈沖時，MAX6675的SO腳輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。在每一個脈沖信號的下降沿輸出一個數(shù)據(jù)，16個脈沖信號完成一串完整的數(shù)據(jù)輸出，先輸出高電位D15，最后輸出的是低電位D0，D14-D3為相應(yīng)的溫度轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。當(dāng)P2.5為高電平時，MAX6675開始進(jìn)行新的溫度轉(zhuǎn)換。在應(yīng)用MAX6675時，應(yīng)該注意將其布置在遠(yuǎn)離其它I/O芯片的地方，以降低電源噪聲的影響；MAX6675的T-端必須接地，而且和該芯片的電源地都是模擬地，不要和數(shù)字地混淆而影響芯片讀數(shù)的準(zhǔn)確性。
4、控制系統(tǒng)仿真調(diào)試
4.1程序仿真調(diào)試
采用Kei1軟件進(jìn)行程序仿真調(diào)試。程序首先通過匯編及語法錯誤檢查，然后在仿真CPU中進(jìn)行調(diào)試直至正確，則可保存其生成的目標(biāo)文件(HEX文件)供單片機使用。
4.2硬件仿真調(diào)試
篇12
設(shè)計溫室大棚溫度控制系統(tǒng)的目的就是能夠相對恒定的控制溫室內(nèi)部的環(huán)境，對于對環(huán)境要求比較高的植物來說，更能避免因人為因素而造成生產(chǎn)損失。利用溫室大棚栽培蔬菜可以促進(jìn)其早熟和豐富其產(chǎn)量，延長蔬菜的供應(yīng)期，溫室大棚測控系統(tǒng)是實現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動化、科學(xué)化的基本保證。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物在不適宜生長的反季節(jié)中，可獲得比室外生長更優(yōu)的環(huán)境條件，從而使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。本設(shè)計最大的特點是采用無線傳輸技術(shù)，無線數(shù)據(jù)傳輸廣泛地運用在車輛監(jiān)控、遙控、小型無線網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。并且能夠不需要留在現(xiàn)場也能監(jiān)測到大棚的溫度情況。無線圖像其安裝方便、靈活性強、性價比高等特性使得更多行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)采用無線傳輸方式，建立被監(jiān)控點和監(jiān)控中心之間的連接。
2 設(shè)計方案
系統(tǒng)的總體設(shè)計分為硬件和軟件設(shè)計兩方面，首先確定系統(tǒng)實現(xiàn)的功能，然后對硬件、軟件分別進(jìn)行規(guī)劃，完成這些準(zhǔn)備工作之后，就可以開始制作硬件電路，編寫程序，在模塊化調(diào)試結(jié)束后，進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，針對出現(xiàn)的問題對軟硬件進(jìn)行相應(yīng)的修改，直到調(diào)試成功為止。在上位機中，利用C++ Builder編程，讓電腦和單片機正常地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時上位機界面顯示大棚的溫度。在本設(shè)計中，在無線接收端采用1602液晶（16引腳帶背光接口）進(jìn)行顯示。整個無線監(jiān)測系統(tǒng)主要分為三部分：即溫度檢測、無線傳輸和PC機對溫度的監(jiān)測環(huán)節(jié)。大棚溫度無線測控系統(tǒng)的信息流如圖1所示。
3 系統(tǒng)仿真
把發(fā)射板的TXD和接收板的RXD相連，分別把發(fā)射程序和接收程序下載到芯片中，測試接收板的液晶能否顯示正確的溫度，圖2為仿真電路圖。
4 結(jié)論
本文描述一個用于監(jiān)控一個溫室的物理變量（像溫度，相對濕度，發(fā)光度和等等其他）的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有良好的可靠性和經(jīng)濟性，能夠?qū)崿F(xiàn)對溫室大棚溫度的準(zhǔn)確測量和控制，在實際應(yīng)用中有一定價值。在不同的系統(tǒng)模塊中運用串級連接用于通訊是非常方便的，因為它提供一個更好的安全性，由于它只能被發(fā)送和接受相應(yīng)串級類“Pa”的相應(yīng)對象。但是不足的是，設(shè)計還是存在一些局限性的，主要是體現(xiàn)在無線模塊上。像傳輸距離上最多只能達(dá)到200m左右；傳輸速度也達(dá)不到高速；實時是指信號的輸入、運算和輸出都要在一定的時間內(nèi)完成，并根據(jù)生產(chǎn)過程狀況及現(xiàn)場情況變化及時進(jìn)行處理。而實時系統(tǒng)指在事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生的同時，能夠在規(guī)定的時間內(nèi)給予響應(yīng)，以足夠快的速度處理，及時地將處理結(jié)果送往目的地的一種處理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的實時性是屬于硬實時性的，如果大棚溫度發(fā)生異常變化，而不及時采取措施的話，農(nóng)作物會受到嚴(yán)重的影響，甚至死亡。但是，它的硬實時性并不是像航天應(yīng)用中要求的那么高。例如在冬天夜間，如果大棚的保溫被被風(fēng)吹倒了，大棚的溫度會下降，這時系統(tǒng)就會向控制者發(fā)出警告，但是它不會下降地很快，這樣控制者就會有足夠的時間去大棚把保溫被蓋好，這樣農(nóng)作物就不會被凍壞。
參考文獻(xiàn)
[1] 張友德. 單片微型機原理、應(yīng)用與實驗[M].上海： 復(fù)旦大學(xué)出版社 ，2005.
[2] 袁任光. 電動機控制電路選用與258實例[M].北京： 機械工業(yè)出版社，2005.
[3] 王秀和. 永磁電機[M].北京： 中國電力出版社， 2007.
[4] 房玉明， 杭柏林. 基于單片機的步進(jìn)電機開環(huán)控制系統(tǒng)[J].電機與控制應(yīng)用， 2006， 33（4）： 64-64.
[5] 孫笑輝，韓曾晉.減少感應(yīng)電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動的方法[J].電氣傳動，2001， 11（1）： 8-11.
[6] 李夙. 異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制[M].北京：機械工業(yè)出版社， 1998.
作者簡介
篇13
0 前言
恒溫水箱的核心因素為將水箱內(nèi)的水溫按要求控制在一定的溫度范圍內(nèi)。水溫過高或者過低都將產(chǎn)生不良的影響。為了實現(xiàn)對恒溫水箱的水溫進(jìn)行準(zhǔn)確、實時的控制，本文提出了基于AVR單片機控制的恒溫水箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的研究。利用ATmage48單片機作為中央處理，獲取溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，然后啟動神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的PID算法，利用采集到的溫度數(shù)據(jù)以及設(shè)定的溫度參數(shù)進(jìn)行計算得出調(diào)控量，最后中央處理器再根據(jù)調(diào)控量對執(zhí)行部件進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)對恒溫水箱內(nèi)水溫的調(diào)控。
1 恒溫水箱溫度控制系統(tǒng)原理及設(shè)計
恒溫水箱溫度控制系統(tǒng)首先通過溫度傳感器對水溫不斷的進(jìn)行實時采集，并將采集的水溫信經(jīng)過信號調(diào)理后送入中央控制器，接著中央控制器利用控制算法，根據(jù)設(shè)定溫度參數(shù)以及采集溫度信號計算出調(diào)控量，最后中央處理器根據(jù)調(diào)控量對執(zhí)行部件進(jìn)行調(diào)控，執(zhí)行部件根據(jù)調(diào)控信號對加熱器和制冷器進(jìn)行相應(yīng)的控制，從而實現(xiàn)對恒溫水箱溫度的調(diào)節(jié)。由此，本文對恒溫水箱溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計，溫度控制系統(tǒng)的整體設(shè)計示意圖如圖1所示。
2 溫度控制系統(tǒng)硬件電路原理及設(shè)計
通過從恒溫水箱溫度控制系統(tǒng)原理的分析可知，硬件電路主要由四個部分組成，分別是人機交互部分、中央控制部分、實時溫度監(jiān)測部分、執(zhí)行部件控制部分。溫度控制的硬件電路如圖2所示。
從溫度控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計圖圖2可見，液晶觸摸屏和警報電路組成了人機交互部分。在此，采用了迪文科技的DMT80480C070_15WT型7寸液晶觸摸屏作為人機交互界面實現(xiàn)的平臺，該液晶觸摸屏具有可視角度寬、分辨率高以及功耗低的特點，能夠滿足恒溫水箱溫度控制系統(tǒng)的要求。同時還采用了喇叭和LED組成了警報電路。本文采用了ATmega48單片機作為中央處理器，該單片機具有高精度、速度快以及穩(wěn)定性好等特點，能夠適應(yīng)恒溫水箱中對水溫進(jìn)行控制的要求。執(zhí)行部件控制部分主要為可控硅的控制電路，中央控制器通過對可控硅的開度進(jìn)行調(diào)控，從而控制流經(jīng)加熱器或者制冷器的電信號從而實現(xiàn)對水溫進(jìn)行控制。
3 溫度控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計
溫度控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的核心為控制算法的設(shè)計，本文將采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的PID算法作為本文的控制算法。PID算法具有原理簡單、容易實現(xiàn)等特點，因此頗受人們喜愛。當(dāng)用表示比例系數(shù)，表示積分系數(shù)，表示微分系數(shù)時。由于PID算法中的、、三個參數(shù)對經(jīng)驗依賴性較大，導(dǎo)致PID的自適應(yīng)性能不佳，使得控制精度以及算法魯棒性不理想。對此，本文采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對這三個參數(shù)進(jìn)行修訂，以形成自適應(yīng)性能較強的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)PID算法，以使得控制算法具有較好的控制精度以及魯棒性能。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法具有將強的學(xué)習(xí)功能，在此將利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對、、三個參數(shù)進(jìn)行修訂。當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中對應(yīng)、、的學(xué)習(xí)效率表示為、、時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對、、的修訂過程為：
（1）
（2）
（3）
其中，為輸入量，為雅克比行列式。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法修
訂后的PID算法具有較強的自適應(yīng)性能，有助于提高恒溫水箱的水溫控制精度。
4 結(jié)論
本文利用ATmega48單片機作為中央控制器，聯(lián)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的PID算法設(shè)計了恒溫水箱溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對水箱內(nèi)的水溫進(jìn)行實時的監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得恒溫水箱內(nèi)的水溫始終能保持在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。
