基于單片機(jī)恒溫孵化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孔德尉　楊芳芳

摘要：恒溫孵化器是以恒溫控制系統(tǒng)為核心的一個(gè)恒溫裝置。它能夠使容器內(nèi)的溫度恒定，是用以飼養(yǎng)或培養(yǎng)生物的箱型器具。對(duì)于恒溫孵化器來(lái)說(shuō)，最為關(guān)鍵的就是對(duì)溫度的精確控制。單片機(jī)的特點(diǎn)是功耗低，微處理器的性能好，控制精準(zhǔn)，價(jià)格便宜。因此，本系統(tǒng)以單片機(jī)為主控對(duì)象，實(shí)現(xiàn)控制功能。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；孵化器；溫度

本系統(tǒng)是以STC89C52為主體，采用DSl8820單總線式數(shù)字溫度傳感器作為溫度采集裝置而設(shè)計(jì)制作的恒溫孵化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能是實(shí)時(shí)采集恒溫孵化器內(nèi)的溫度數(shù)值，并且同步顯示；與此同時(shí)，用戶也可以設(shè)定恒溫孵化器內(nèi)的溫度閾值，此時(shí)系統(tǒng)將采集回來(lái)的溫度數(shù)據(jù)與用戶所設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較分析，通過(guò)差分算法得出實(shí)際溫度與理想溫度的偏差量，進(jìn)而根據(jù)這個(gè)偏差量的大小來(lái)控制制冷、制熱裝置的輸出功率大小，從而連續(xù)而穩(wěn)定地將孵化器內(nèi)的溫度穩(wěn)定在用戶所設(shè)定的溫度閾值內(nèi)，實(shí)現(xiàn)恒溫控制的目的。

1硬件系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用的是模塊化的設(shè)計(jì)，主要可分為以下幾個(gè)部分：溫度原始數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的初級(jí)處理與分析、溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、溫度閾值的設(shè)定、PWM控制算法、執(zhí)行裝置等。

單片機(jī)模塊：采用STC89C52型號(hào)單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路是整個(gè)溫度控制系統(tǒng)的核心電路，最小系統(tǒng)電路包括晶體時(shí)鐘振蕩電路、復(fù)位電路、供電電路三大部分。

溫度采集電路：本系統(tǒng)選擇DSl 8820作為溫度傳感器。與傳統(tǒng)的溫敏電阻相比，DSl8820具有體積小，硬件開(kāi)銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。

溫度顯示與鍵盤電路模塊：本系統(tǒng)的顯示部分只是用來(lái)顯示和設(shè)置溫度數(shù)值，不用于其他顯示，所以采用兩位七段數(shù)碼顯示器作為顯示機(jī)構(gòu)；作為一個(gè)恒溫孵化器來(lái)說(shuō)，唯一的可設(shè)置對(duì)象為預(yù)期的溫度值，可以采用自增和自減的控制方法，因此，使用三個(gè)獨(dú)立按鍵即可實(shí)現(xiàn)。

電源電路設(shè)計(jì)模塊：本設(shè)計(jì)采用兩級(jí)電壓變換，由于電壓從供給到需求由高到低，所以首先要產(chǎn)生12V的直流電。半導(dǎo)體制冷片工作所需要的+12V直流電對(duì)電壓的穩(wěn)定性要求不大，但對(duì)電流有較大需求，所以在這里采用技術(shù)成熟的外置開(kāi)關(guān)電源，即220V轉(zhuǎn)12V的開(kāi)關(guān)變換器。

2軟件系統(tǒng)

本系統(tǒng)控制程序的主要功能是實(shí)時(shí)采集恒溫孵化器內(nèi)的溫度數(shù)值，并且同步顯示；與此同時(shí)，用戶也可以設(shè)定恒溫孵化器內(nèi)的溫度閾值，這時(shí)程序?qū)⒉杉貋?lái)的溫度數(shù)據(jù)與用戶所設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較分析，通過(guò)差分控制算法得出實(shí)際溫度與理想溫度的偏差量，進(jìn)而根據(jù)這個(gè)偏差量的大小來(lái)控制制冷、制熱裝置的輸出功率的大小，從而連續(xù)而穩(wěn)定地將孵化器內(nèi)的溫度穩(wěn)定在用戶所設(shè)定的溫度閾值內(nèi)。實(shí)現(xiàn)叵溫控制的目的。

控制系統(tǒng)程序分為三大部分，分別為溫度采集模塊、PWM控制算法以及參數(shù)的顯示按鍵控制模塊，本系統(tǒng)的整體程序流程圖，如圖1所示：

3結(jié)論

本方案的特點(diǎn)在于：可以準(zhǔn)確測(cè)量環(huán)境的溫度值，并且通過(guò)顯示機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)地進(jìn)行顯示，同時(shí)用戶可以準(zhǔn)確的設(shè)定并控制裝置的溫度，使其接近理想溫度值。并且，這個(gè)方案還具備報(bào)警功能，可以在控制失效時(shí)及時(shí)提醒用戶并且做出相應(yīng)的應(yīng)急操作，以減少事故的損失。