基于AT89S52的温度控制器的设计

基于!"#$%&’的温度控制器的设计宋起超，邵国平，赵洪涛（黑龙江工程学院电子工程系，黑龙江哈尔滨(&))&)）摘要：温度控制器采用数字温度传感器*%(#+’)为测温元件，以!"#$%&’单片机为控制核心，通过光耦合,-./)0(单向调功电路作为输出部分，直接对水箱温度进行加热控制，人机接口采用1*2’2$!通用键盘显示电路。

测控仪具有控制精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点。

关键词：测试控制；!"#$%&’；温度；设计中图分类号："3’2&45&文献标识码：!文章编号：(02(6702$（’))2）)(6))&76)/!"#$%&’()"*+",-).,"/’&),’00",1-#"2’&34#$5&’%-89:;<=>?@，%1!-9A @<B ;C D，E 1!-1@C D <F ?@（*G B F 5@H I J G =F K @C ;=I C D ;C G G K ;C D ，1G ;J @C D L ;?C D M C N F ;F A F G @H "G =>C @J @D O，1?K P ;C (&))&)，.>;C ?）31#),-/)：*G N ;D C@H F G Q B G K ?F A K G =@C F K @J J @K A N G N R ;D ;F ?J F G Q B G K ?F A K G N G C N @K*%(#+’)?C R!"#$%&’N ;C D J G =>;B5-A F B A F =@C F K @J J G K ?R @B F N J ;D >F =@A B J ;C D ,-./)0(N ;C D J G ?N B G =F ?R L A N F B @S G K =;K =A ;F ，N F K ?;D >F J O F @=@C F K @J @K F @>G ?FS ?F G K F ?C T F G Q B G K ?F A K G 5">G ;C F G K H ?=G @H Q ?C ?C R G C D ;C G ?R @B F N 1*2’2$!T G O P @?K R R ;N B J ?O ;C D =;K =A ;F 5">G =>?K ?=F G K ;N F ;=@HQ G ?N A K G ?C R =@C F K @J ?B B G ?K ?C =G ;N F >?F =@C F K @J J ;C D B K G =;N ;@C ;N >;D >；@B G K ?F ;@C ;N N ;Q B J G ；=@N F ;N J @S?C RS @K T ;N N F ?P P J G ?C R K G J ;?P J G 56"78’,2#：Q G ?N A K G ?C R =@C F K @J ，!"#$%&’，F G Q B G K ?F A K G ，R G N ;D C 收稿日期：’))06)$6)&作者简介：宋起超（($2/!），男，讲师，研究方向：电气测试5基于!"#$%&’的温度控制器是实践教学的重要部分，国内外部分公司已研制出了少量的实训系统，但都存在共同的缺点：针对电类设计；模块化和程序的可移植性、可扩展性较差；系统的价格基本定位在几十万元。

而且因在设计中考虑到普遍性问题，所以成型产品不利于应用型本科人才培养方案的实施。

本系统采用模块化思想，从简单到复杂，从零件到整机的设计思路，将实际工业生产中电气控制部分、各种传感器和现代化生产中的温度控制、单片机技术充分展示于该系统中。

提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。

(系统的总体设计设计的水温控制器主要用于教学实验的测控实训台上，对水箱温度进行检测和控制。

采用基于单片机!"#$%&’的温度测控系统，传感器为数字温度传感器*%(#+’)，显示部分为U I *显示器，输出控制通道采用光电耦合双向晶闸管单相调功电路。

控制部分设计一个3M *调解器，实现6’)!#)V 范围的温度控制，使该系统可以进行水箱的温度恒值控制，测量精度W )5&V ，通过仿真或实验确定最优3M *参数，达到最佳控制状态。

根据上述功能和技术要求，控制器由硬件和软件两部分构成。

硬件部分总体设计如图(所示。

软件部分包括控制主程序、键盘处理子程序、调功子程序、读*%(#+’)子程序、计算温度子程序、3M *计算子程序、温度转换子程序、温度显示子程序。

图(硬件电路设计框图’硬件电路设计为了实现系统功能，完成采集温度实时显示和第’(卷第(期黑龙江工程学院学报（自然科学版）X @J 5’(Y5(’))2年/月Z @A K C ?J @H1G ;J @C D L ;?C D M C N F ;F A F G @H "G =>C @J @D O,?K 5，’))控制的功能，温度控制器的设计以!"#$%&’单片机为控制核心，辅以温度采集电路、驱动电路、显示电路及双向可控硅控制电路对水温进行控制的设计。

此系统硬件设计主要由五部分组成：微处理器模块、测温模块、显示模块、键盘模块和执行控制模块。

’()*%)#+’,与单片机的单线接口电路控制器中采用的传感器为*%)#+’,，属单总线集成温度传感器（-./0123/），它与传统的热敏电阻温度传感器不同，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现，因而使用*%)#+’,可使系统结构更趋简单，可靠性更高。

在多点温度测量系统中，零待机功耗，测温范围4&&!5)’&6，以,(,7’&6递增，温度数字量转换时间’,,89（典型值）。

*%)#+’,检测的模拟量可直接转化为数字信号，传送给单片机进行运算处理，所以*%)#+’,和!"#$%&’单片机的接口电路如图’所示。

图’*%)#+’,接口电路’(’:’&,;&与!"#$%&’的接口电路为了提高系统的可靠性，系统加入了看门狗复位电路。

程序运行时，当系统受到干扰，造成程序跑飞或死机现象，看门狗电路可自动使系统复位。

单片机将一些重要的数据送到:’&,;&的<’=>?@中保存起来，这样断电后数据不会丢失，也实现了记忆功能，接口电路如图A所示。

图A:’&,;&与!"#$%&’的接口电路’(A B*C’C$!驱动下的键盘显示电路B*C’C$!是一片具有串行接口的，可同时驱动#位共阴式数码管（或7;只独立D<*）的显示驱动芯片。

该芯片同时还可以连接多达7;键盘矩阵，单片即可完成D<*显示，键盘接口的全部功能。

B*C’C$!采用串行方式与微处理器通讯，串行数据从*!"!引脚送入芯片，并与E D F端同步。

当片选信号变为低电平后，*!"!引脚上的数据在E D F 引脚的上升沿被写入B*C’C$!的缓冲寄存器。

B*C’C$!与!"#$%&’接口电路如图;所示。

图;C’C$与#$%&’接口电路’(;执行机构电路此机构主要是以单片机为控制核心、C;,C为驱动器、@?E A,7)双向晶闸管为控制触发的单向控制回路。

实施系统的中心控制，既以单片机输出的控制信号，经由C;,C驱动，传给@?E A,7)为晶闸管触发信号，从而间接控制电热丝加热。

其接口原理如图&所示。

图&@?E A,7)与#$%&’接口电路・& &・第)期宋起超，等：基于!"#$%&’的温度控制器的设计!软件设计控制器软件采用模块化程序设计，主要包括控制主程序、键盘处理子程序、调功子程序、读"#$%&’(子程序、计算温度子程序、)*"计算子程序、温度转换子程序、温度显示子程序。

主程序流程如图+所示。

图+主程序流程图,结束语本控制器可以满足教学要求，进行教学实验和开发。

由于现代工农业生产过程中，对环境温度的测量和控制具有其重要性和普遍性，所以该设计也可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等各个领域的多点温度检测系统中。

同时在控制系统中采用"#$%&’(传感器时，该传感器与单片机连接省去专用的-!"转换和放大电路，使控制电路大为简化，减少硬件的使用和设计的相关费用。

具有安全可靠、操作简单、使用方便、智能化高等优点。

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