数字式温度控制器(1).

数字式温度控制器

【摘要】本系统采用了AT89C52单片机，以它为中心，组成了能够对温度进行检测与控制的智能控制系统。本系统可以实现在一定范围内对温度的恒定控制。主要组成部分为：单片机PID控制以及运算部分，温度检测与传感器部分，LED 显示部分等。具体的器件有：高性价比的AT98C52单片机，AD590温度传感器，ADC0809A\D转换器，LED显示器，LM317T三端稳压器件，LM324等。本系统的主要功能为通过本系统可以实现对温度的人为设定和调节。使温度的控制更加的人性化和智能化，大大减少工业成本。

【关键词】温度控制单片机 A/D转换 PID算法

现如今科技已经日新月异，科技的利用已经在越来越多的领域改变人们的生活。本文介绍的数字式温度控制器能够实现对温度的检测与控制，并可以通过A\D转换芯片将温度的变化显示到LED显示屏上。主要应用的技术有PID调节，即根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制，从而达到良好的控制技术。

本设计能精确智能的调节温度，使其用最小的功耗,发挥最大的效应。另外此产品采用蓝色背光设计和动态LED屏幕显示,具有可编程、测温和调温精确的特点。

一、单片机温度控制系统的主要组成器件及工作原理

1、主要器件

（1）AT89C52：它有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2

个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

（2）温度传感器：由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿，本系统主要用于对温度的控制，故采用AD590温度传感器。它只需要一种电源（4.5~24V）即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻，即可实现电流到电压的转换。它使用方便，并且电流型比电压型的测量精度高。

（3）显示部件：LED是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着在一个支架上，是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N 结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里

电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长（光的颜色），是由形成P-N结材料决定的。

（4）其他部件：包括键盘和报警电路等。这些设备通过电路的设计与芯片配合共同工作。这些部件可以实现系统的报警功能。当系统工作正常，且被测温度也在预设范围内时警报器不工作，但当温度

超过了预设温度，则报警器发出警报。键盘可以用来对系统进行预设数值的控制等。

二、工作原理与过程

温度传感器对温度进行侦测，并同时对其进行转化，将模拟信号转换成为电信号，此时的电信号比较微弱。电信号再经过放大电路进行放大，然后经A\D转换器转换为数字信号。最后输入到AT89C52单片机中。在这里信号经采样，滤波转换后，由LED显示器显示出来。此外，单片机还进行另外一件工作，即将输入的温度值与人工设定值对比，根据PID控制算法得出对温度的控制量。PID控制为工程实际中应用最为广泛的调节器。控制规律为比例、积分、微分控制，又称PID调节。PID控制技术以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。从而控制进行加热的电炉丝的功率大小，进而控制系统温度。当温度超过人工预设范围时，AT89C52单片机向报警器发送指令，进行报警。

三、总结

本文主要介绍了一种数字式温度控制器的设计，温度信号经过温

度传感器机经放大器放大，再经A/D转换，将其转换为单片机可处理的数字信号。本系统相比于一般的温度控制系统有更高的稳定性和准确性，优于一般的模拟系统。作为一项可行的技术能够为最终用户提供性能、成本、可靠性以及功率密度方面的改善。本系统应用了数字控制技术的相关原理，其特点表现为：功能强、成本低、元件少、精度高、可靠性好、稳定性高、抗干扰性强、执行速度快、简单易行、具有实效性、使用范围广等，故十分具有推广价值。

参考文献：

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