一種基于MCU的智能溫度控制儀電路設(shè)計(jì)

南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息與管理工程系 劉遠(yuǎn)仲

0 引言

對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)與控制不管是在日常生活中還是在工業(yè)生產(chǎn)中都會(huì)經(jīng)常遇到，常規(guī)的溫度控制儀器都是只停留在簡(jiǎn)單的溫度檢測(cè)與調(diào)整，或者可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的智能控制但成本又太高。所以本文本著這一目的設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)AT89S52的智能溫控儀，可以方便的對(duì)溫度進(jìn)行控制與檢測(cè)。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

由于單片機(jī)AT89S52功能強(qiáng)，功耗低，因此本文采用單片機(jī)AT89S52來(lái)作為我們電路的主控芯片，本溫度控制使用標(biāo)準(zhǔn)的鉑電阻溫度傳感器RTD(Resistance TempeTature Detector)來(lái)作為電路的外部環(huán)境溫度的感知器。系統(tǒng)方案實(shí)施方框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體方案框圖設(shè)計(jì)

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 溫度信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)

為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，主電路采用鉑電阻溫度傳感器RTD來(lái)作為外界溫度與內(nèi)部溫度的對(duì)比，當(dāng)外界的溫度高于內(nèi)部設(shè)定的溫度時(shí)立即調(diào)整電流信號(hào)使外部溫度降低，當(dāng)，反之，則提升外部溫度。外界溫度采集電路如圖2所示。電路工作流程為：采用Pt 100鉑電阻配合具有誤差補(bǔ)償功能的XTR 105集成芯片組成溫度采集器，采集到的溫度信號(hào)通過(guò)AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成送至單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行溫度對(duì)比處理。單片機(jī)輸出模擬信號(hào)，可方便地與各種A／D采集系統(tǒng)接口進(jìn)行連接。

2.2 溫度控制信號(hào)輸出電路設(shè)計(jì)

控制溫度的輸出信號(hào)電路圖我們采用功能較強(qiáng)的MAX538芯片作為單片機(jī)D／A的溫度控制信號(hào)，它可將0～4095的數(shù)字量轉(zhuǎn)換之后得到0～5V電壓信號(hào)，然后通過(guò)專用電流轉(zhuǎn)換芯片變換為0～10mA電流信號(hào)輸出控制外部溫度的升降。調(diào)節(jié)圖3中的RP1和RP2可方便的矯正外部電壓的零點(diǎn)和滿度。MAX538與微控制器通過(guò)串行接口相連接，通過(guò)軟件進(jìn)行控制。

圖2 溫度信號(hào)采集電路

3 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)

該電路設(shè)計(jì)在主溫度控制上采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，通過(guò)編程，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)鉑電阻溫度傳感器RTD溫度傳感器傳過(guò)來(lái)的溫度信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)A／D采集系統(tǒng)將采集到的溫度信號(hào)送與單片機(jī)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的溫度對(duì)比，顯示和調(diào)節(jié)等不同功能。在軟件設(shè)計(jì)中，軟件程序主要包括主程序與子程序設(shè)計(jì)，主程序主要用來(lái)設(shè)計(jì)對(duì)微控制器（MCU）的初始化設(shè)計(jì)，包括對(duì)溫度傳感器的初始化編程（溫度采集，溫度轉(zhuǎn)換，溫度傳輸，溫度存儲(chǔ)等）以及鍵盤控制與數(shù)碼管溫度顯示控制等，在設(shè)計(jì)主程序時(shí)，采用循環(huán)運(yùn)行的方式完成實(shí)時(shí)溫度采集與調(diào)整；在子程序設(shè)計(jì)中主要使用中斷方式完成初始溫度的設(shè)定，當(dāng)外界溫度高于或低于設(shè)定溫度時(shí)進(jìn)行調(diào)整溫度值。

4 結(jié)束語(yǔ)

此方法設(shè)計(jì)的溫度控制電路，由于采用了微控制器軟件控制，可以方便的調(diào)整溫度的太小，因此，該溫度控制器可以應(yīng)在多種場(chǎng)合，例如孵化室，食品加工室，醫(yī)院等場(chǎng)合使用該設(shè)備可以方便的根據(jù)需要來(lái)調(diào)整房間溫度。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，可以對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)一步優(yōu)化，使用專用集成電路，大大減小設(shè)備的體積，此外，如果用戶對(duì)成本不作要求，我們可以在溫度控制電路上進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)備功能，例如采用可視化界面設(shè)計(jì)等，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相分離等。

[1]趙曉安.MCS一51單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].天津:天津大學(xué)出版社,2010．

[2]秦忠基.一種適用的單片機(jī)和變頻器的接口[J].微計(jì)算機(jī)信息,2005(2):69-70．

[3]趙娜,趙剛.基于51 單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2014.

[4]趙德元.由單片機(jī)控制的單相SPwM變頻器的研究[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2007(3):15-17．

[5]徐進(jìn).基于單片機(jī)MC68HC05的機(jī)床電機(jī)調(diào)速的高性能TPWM變頻器的實(shí)現(xiàn)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù).