恒温箱温度控制系统设计()

一·设计任务

恒温箱工作在70℃-80℃，精度0.1℃，有越线报警。具有断电保护，报警等功能。 二·原理框图

三．总体方案

本次设计的以“AT89C52单片机”为核心，模数转换器和LED 数码管为主的硬件电路。用C 语言编写程序为软件。做成一个自动控制的恒温箱。其主要功能是通过数字温度传感器DS18B20实时测量箱内的温度，并及时的显示。并通过报警功能实时监控恒温箱的工作状态，同时采用后备电源实现断电保护功能。

四·系统器件分析

1、温度传感器

本实验采用数字温度传感器DS18B20,与传统的热敏电阻相比, 他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9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms 和750ms 内完成9位和12位的数字量, 并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线( 单线接口) 读写, 温度变换功率来源于数据总线, 总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电, 而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高，成本更低。测量温度范围为～55℃～+125℃。C ，在一10℃～+85℃。C 范围内，精度为±0.5℃。DS1822的精度较差为±2℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

2．单片机

本次设计选择AT89C52作为单片机，AT89C52是美国的ATMEL 公司生产的CMOS8位单片机有着低电压，高性能的特性，片内含有8k bytes 的可反复擦写

的只读程序存储器Flash 和256 bytes 的随机存取数据存储器，器件采用的是ATMEL 公司的高密度、非易失性存储的技术生产，还兼容标准MCS-51系统指令，片内置通用Flash 存储单元和8位中央处理器

3.报警 报警功能由蜂鸣器实现，当由于意外因素导致电阻炉温度高于设置温度时，单片机驱动蜂鸣器鸣叫报警。报警上限温度值为预置温度+5℃，即当前温度上升到高于预置温被控对象 传感器 变送器 A/D CPU D/A

键

盘 显示

变送器

执行器 存储器

度+5℃时报警，并停止加热；报警下限温度值设为预置温度-5℃，即当前温度下降到低于预置温度-5℃，且报警允许时报警，这是为了防止开始从较低温度加温时误报警。报警的同时也关闭电电炉。

4.断电保护

温箱断电后将由后备电源继续提供电源，达到保护器件的目的。

5.A/D 转换器

ICL7135是美国的Intersil 公司是较流行的双积分A/D 转换器，其具有4位半的精度（相当于14位A/D 的转换器），自动校零，自动极性输出，单基准电压，动态字位扫描BCD 码输出。ICL7135具有精度高（相当于14位双积分型A/D 转换），价格低的优点.其转换速度与时钟频率相关。所以选择ICL7135为这次设计的A/D 转换器。

五．硬件原理框图

六·控

制算法

PID 调节是连续系统中技术最成熟的、应用最广泛的一种控制算方法。它结构灵活，不仅可以用常规的PID 调节，而且可以根据系统的要求，采用各种PID 的变型，如PI 、PD 控制及改进的PID 控制等。它具有许多特点，如不需要求出数学模型、控制效果好等，特别是在微机控制系统中，对于时间常数比较大的被控制对象来说，数字PID 完全可以代替模拟PID 调节器，应用更加灵活，使用性更强。所以该系统采用PID 控制算法。 七·系统流程图 单片机

系统 温度显示 键盘

声音报警 A/D 转换器 变送器 传感器 可控硅触发电路

存储器

恒温

电炉

后备电

开始 设定温度范采集数当前温度与

上限值－

开电炉

返回

关电

报警 报警 下限值

N

N

Y

Y