PDF《一个智能恒温控制系统的设计》

第2 期 (总第141 期)

2007 年4 月机械工程与自动化MECHAN ICAL EN G I N EER I N G & AU TOMA T I ON No12 Ap r1 文章编号: 167226413(2007)

0220089202 一个智能恒温控制系统的设计 彭建英, 王先春, 乔闹生 (湖南文理学院, 湖南 常德 415000) 摘要: 设计了一个基于M CS-

51 单片机控制的水温数字式控制系统.

水温可以在一定范围内由人工设定, 并 能在环境温度降低时实现自动调整, 以保持设定的温度基本不变.讨论了数字传感器DS18B20 在本系统中的 应用.实践表明, 该设计取得了满意的效果. 关键词: 单片机;

DS18B20;

恒温控制系统 中图分类号: TP273 文献标识码: A 收稿日期: 2006209207;

修回日期:

2006210220 作者简介: 彭建英(19762) , 女, 湖南娄底人, 助教, 本科.

0 引言 及时准确地得到温度信息并对其进行适当的控 制, 在许多工业场合中都是重要的环节.本文介绍一 个基于 M CS-

51 单片机的智能恒温控制系统, 它以温 度传感器对温度进行测量, 用固态继电器控制电热杯 加热, 并采用蜂鸣器来报警, 以达到对温度的实时采 集和控制.温度传感器采集现场水温数据并传输给单 片机, 通过数码管显示的温度数值即为控制温度值.

1 系统硬件设计 该系统以A T 89C52 单片机为核心, 加上电源电 路、测温电路, 温度设定及显示电路、超限报警电路 等部分组成.系统硬件结构框图见图1. 图1 系统硬件结构框图 温敏传感器D S18B20 是一种新型的体积小、适用 电压宽、 与微处理器接口简单的数字化温度传感器, 供电范围为+ 310V~ + 515V , 测温范围为- 55℃ ~ + 125℃, 固有测温分辨率为015℃, 采用12 位数字读 写方式. D S18B20 内部结构主要由64 位光刻ROM 、 温 度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和TL、配置 寄存器组成, 其内部结构见图2[1 ] . 键盘电路可以采用带帽按键或触摸式键盘, 键号 分为功能键和数字键, 通过键盘扫描可使单片机获得 键值号并进行相应的处理. 显示电路部分利用串行口来实现4 位L ED 的共阳 静态显示[2 ] , 显示的内容为温度的十位、 个位及温度标 志℃. 图2 DS18B20 内部结构图

2 系统的软件设计

211 系统的主程序流程图 系统主程序流程图主要包括环境温度的采集、键盘 的处理、 水温的自动控制. 系统设计主程序流程图见图3.

212 D S18B20 复位初始化子程序 D S18B20 复位初始化子程序为: I N IT_

1820 SETB P110 ;

Icall delay0;

CLR P110 ;

主机发出延时537 微秒的复位低脉冲 MOV R1, #

3 TSR1: MOV R0, #

107 DJN Z R0, $ DJN Z R1, TSR1 SETB P110 NO P NO P NO P MOV R0, # 25H TSR2: JNB P110, TSR3;

等待DS18B20 回应 DJN Z R0, TSR2 LJM P TSR4;

延时 TSR3: SETB FLA G1;

置标志位, 表示DS18B20 存在 LJM P TSR5 TSR4: CLR FLA G1;

清标志位, 表示DS18B20 不存在 LJM P TSR7 TSR5: MOV R0, #

117 TSR6: DJN Z R0, TSR6;

时序要求延时一段时间 TSR7: SETB P110 RET

3 实验测试结果与分析 该设计的实物对象为1L 水, 加热器为1kW 电热 杯. 水温可在一定范围内由人工设定, 控制误差为1℃, 并用十进制的数码管显示水的实际温度, 当温度超出 设定范围时, 能自动报警.对系统的性能进行了反复 多次的调试, 实验结果表明: 当前显示的水温小于设 定温度时, 电热杯通电对水进行加热;

水温加热达到 或超过设定温度时, 电热杯将断电停止加热;

如在外 界温度的影响下使水温下降时, 电热杯又通电对水进 行加热, 这样反复循环构成一个恒温器.由于电感的 作用, 有可能使瞬时显示水温稍大于设定水温. 表1 为 实验测试的一组记录.

4 结束语 本设计是一个以单片机控制的系统, 温度能保持 恒温且可调.系统稳定可靠, 实现了设计的要求.可 以对该系统的功能进行扩展, 数码管在不要求显示温 度时可以对其进行切换显示时钟, 并可以通过键盘调 节和校准.同时, 可以测量固体、气体的温度, 从而 在工业中也有较广泛的实用价值. 图3 系统主程序流程图 表1 实验测试记录 当前水温 ℃ 设定水温 ℃ 电热杯开关通、断情况 显示水温< 设定水温显示水温≥设定水温 显示水温 ℃

22 30 接通 断开

31 30

40 接通 断开

40 40

50 接通 断开

50 50

60 接通 断开

60 60

70 接通 断开

70 70

80 接通 断开

80 80

90 接通 断开

91 90

99 接通 断开

99 参考文献: [

1 ] 张永枫, 王静霞. 单片机应用实训教程[M ]. 西安: 西安电 子科技大学出版社, 2005. [

2 ] 张刚毅, 彭喜元. 单片机原理及应用[M ]. 北京: 高等教育 出版社, 2004. A Design of Intelligent Constant Temperature Controlling System PENG J ian-ying,WANG Xian-chun, QIAO Nao-sheng (Hunan U niversity of A rt and Science, Changde 415000, China) Abstract: The paper designs a digital contro lling system of w ater temperature based on M CS251 m icrop rocesso r . The w ater temperature m ay be set at som e degree and auto2adjusted as environm ental temperature changes . D igital senso r DS18B20 and its app lication in the system are also discussed in the paper. Practice show s the design is successful . Key words:M CU ;

DS18B20;

constant temperature contro lling system ・

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