單片機(jī)恒溫箱的溫控系統(tǒng)制作

　　系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有：（1）恒定溫度值設(shè)定范圍：20-50℃,最小區(qū)分度：1℃;f 2）數(shù)碼管顯示實(shí)際溫度值，顯示范圍：0-99℃;最小區(qū)分度：0.1℃;（3）溫度控制誤差：≤4-1℃;（4）顯示精度：溫度控制的絕對誤差≤±3℃.鑒于風(fēng)扇冷卻，環(huán)境溫度高于20℃.恒溫下限相應(yīng)上移。

　　一、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)是基于經(jīng)典C51系列單片機(jī)的應(yīng)用開發(fā)，集環(huán)境溫度的信號采集、數(shù)據(jù)的處理及溫度的保持控制等等為一體的數(shù)字控制系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有友好的人機(jī)交互界面以及簡易的設(shè)置按鍵。

　　系統(tǒng)由如下功能模塊組成：MCU模塊，顯示模塊。電源模塊，按鍵設(shè)置模塊，溫度采集模塊。

　　冷卻模塊以及加熱模塊。系統(tǒng)方案框圖如圖1所示。

圖1系統(tǒng)方案框

　　二、元器件選擇

　　本設(shè)計(jì)的MCU采用sTC89C52單片機(jī)；考慮到節(jié)省器件使用的需要。溫度傳感器則采用單總線制的數(shù)字溫度傳感器DSl8820,無需接A,D轉(zhuǎn)換器，采樣值可直接送單片機(jī)處理，簡易方便；系統(tǒng)采用普通單刀繼電器HK4100F作為控制開關(guān)；兩個(gè)水泥電阻（10W,10Ω）串聯(lián)作為加熱器件，低壓（最高24V）供電，安全可靠；以5V直流供電小型風(fēng)扇達(dá)到降溫或使容器受熱均勻的目的；采用普通的按鍵開關(guān)，實(shí)現(xiàn)恒溫溫度的可調(diào)設(shè)置功能；三位一體的數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前容器的溫度值，簡易低廉，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互界面之目標(biāo)。

　　三、硬件電路設(shè)計(jì)

　　依據(jù)系統(tǒng)方案，概述主要模塊接口電路；1、電源模塊。12~24V交流輸入，輸入的交流電壓為水泥電阻的發(fā)出熱量提供電能；輸入交流電壓經(jīng)整流濾波，接入穩(wěn)壓芯片7805轉(zhuǎn)變?yōu)?V直流電壓（VCC）以供給MCU及其外設(shè)系統(tǒng)使用。

　　2、顯示模塊。共陽數(shù)碼管，段選接MCU I/013的P1組管腳。以9012三極管作為數(shù)碼管位選開關(guān)，位選分別由P2'5、P2'6、P2"7等管腳控制，三位數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度（采樣溫度）值，其中有一個(gè)為小數(shù)位。其余兩個(gè)分別為十位和各位。

　　3、加熱模塊。主要根據(jù)設(shè)定恒溫值與采樣溫度值的比較結(jié)果進(jìn)行工作。即，采樣溫度值大于設(shè)定值時(shí)。繼電器閉合并接通水泥電阻加熱，否則斷開。

　　圖2中，JDl、JD2分別接串聯(lián)水泥電阻及交流電源的一端，該繼電器由單片機(jī)的P2'4管腳控制。

圖2 電路原理圖

　　4、按鍵設(shè)置模塊。為了節(jié)省材料和硬件資源，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三個(gè)按鍵，設(shè)置恒溫值時(shí)，一個(gè)用于遞增輸入；另一個(gè)用于遞減輸入；第三個(gè)預(yù)留。三個(gè)按鍵的一端接地。另一端分別接MCU的P2'1、P2'3、P2"2管腳。

　　5、冷卻模塊。安裝小型風(fēng)扇，以5V直流電壓供電，以繼電器控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)智能化控制。主要根據(jù)設(shè)定恒溫值與采樣溫度值的比較結(jié)果進(jìn)行工作。即當(dāng)采樣溫度值大于設(shè)定值時(shí)，繼電器閉合并啟動(dòng)風(fēng)扇冷卻。否則斷開。該繼電器由單片機(jī)的P2"3管腳控制。

　　6、溫度采集模塊，溫度采集模塊。以單總線操作的DSl8820溫度傳感器作為溫度采集器。從溫度傳感器獲取溫度值的方法非常簡潔，無須接A,D轉(zhuǎn)換器。即可實(shí)現(xiàn)對溫度測量并將測量數(shù)據(jù)直接送單片機(jī)處理。且可使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度的巡回測量和顯示。其中，溫度傳感器的數(shù)據(jù)管腳接單片機(jī)的P3"5管腳。