摘要:单片机具有处理能力强、运行速度快、功耗低、与温度等传感器接口简单等优点,因此,智能温度控制系统中采用单片机控制是非常可行的。该系统采用AT89S52作为系统的核心控制器,单片式的单线数字温度传感器DS18B20。该设计方案实现了对箱体温度状态的实时控制,控制灵活、可靠,精度高,可满足对系统的各项要求。
关键词:温度;检测;控制;AT89S52单片机
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号: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 設计方案提出
本系统采用高密度锯末板作箱体,由电热管作为发热源,内置风扇均匀箱体温度,在箱体上面设计一个电磁铁控制的开关门并在门上方放置风扇散热。选用DS18B20作为温度检测器件采集箱内各点温度和箱外环境温度,以AT89S52单片机作为主控制器对外部信号进行逻辑分析计算,控制电机,电磁铁,电热管完成相应的动作以达到设定温度,运用键盘和LED数码管作为人机接口,输入指令,并通过LED数码管实时显示设定温度和实际温度并可以查询运行状态,选用成品开关电源分别为单片机控制板及外围器件供电。系统的结构框图如图1所示。
经过反复论证,最终确定了如下方案:
1) 采用AT89S52单片机作为主控制器;
2) 运用多个DS18B20组成一线总线方式分别检测环境和箱内各点温度;
3) 选用普通直流电机电动风扇均温;
4) 选用电磁铁驱动箱体通风口并用电风扇加速空气流动降温;
5) 4个独立键盘用作人机输入口,用来输入数据和指令;
6) 4位LED实时显示系统温度和设定温度,并通过按键查看各项参数;
7) 高亮LED和高分贝蜂鸣器提供不正常状态的声光报警;
8) 单片机和电热管电机等高功率电器使用分立电源,分别用5V 2A开关电源和自制的24V整流直流电源。
2 硬件模块设计
1) 电源模块
本系统将使用双电源供电,开关电源选用台湾明维5V3A开关电源,电源经过大量测试发现电源波形温度,温度系数较好。大功率用电设备选用交流整流方式获得。整流电路采用全波桥式整流电路。
2) 温度测试模块
采用DS18B20作为温度传感器,是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与单片机的接口电路设计上采用寄生电源供电方式, P1.1口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流,可用一个MOSFET管和89C51的P1.0来完成对总线的上拉。采用寄生电源供电方式是VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线,因此发送接收口必须是三态的。
3) 人机交互模块
LED数码管显示运行时间,运行的状态,实时设定温;用两个状态指示灯显示,一个红灯,表示上电,一个绿灯在系统运行时候显示,并且绿灯包括两个状态,一,绿灯灭,系统没有正常运行,处于开机等待状态,二,绿灯亮,表示系统正常运行,三,绿灯闪烁,系统设置状态或运行设定时间结束;采用由三极管驱动的发光二极管并联蜂鸣器的简单电路指示系统不正常状态。如图2所示,单片机输出电流较小,无法直接驱动蜂鸣器,P1.6信号作为驱动信号使三极管处于饱和导通或截止状态来驱动LED和蜂鸣器动作和停止。
3 软件设计
本设计的主程序十分简单,只需完成程序的初始化,各子程序的声明,设置定时器0、1模式和初始值,进入主程序后开启定时器0开始系统时间并开始显示的任务调度。然后进入按键处理子程序,从按键跳出后开启定时器1,然后进入程序主循环,程序在主循环中主要有3个方面的任务处理,分别是:温度检测,温度控制和按键处理。主程序流程图2所示。
在程序的编写上,因C语言本身具有简洁紧凑、灵活方便语法限制不太严格,程序设计自由度大,适用范围大,可移植性好等诸多优点可考虑选用C语言作为编程语言。程序的编译,采用的是C51的编程语言,运用KEIL编译工具。
4 小结
该设计实现了对箱体温度的实时控制,控制灵活、可靠、精度高,可满足产品初步老化测试的各项要求。在温度加热恒温的处理上,形成了一套完整的控制方案,可以移植应用于设备恒温、屋内暖气等许多方面。因此,该设计的研究成果及设计理念能够很好的在别的设计中移植,做到了与实际的较好结合,具有较强的现实意义。
参考文献:
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[4] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京:电子工业出版社,2005.