单片机的温度控制系统研制.docVIP

第２３卷第２期  电  力  学  报  Ｖ０１．２３  Ｎｏ．２ ２００８年４月 文章编号： -5１００５—６５４８（２００８）０２一０１０６一０４ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ Ａｐｒ． ２００８  基于单片机的温度控制系统研制 林建雄 （韩山师范学院物理与电子工程系，广东潮州５２１０４１）  摘  要：为解决旧式的控温器所存在的温度控制精度较差，控温效果达不到要求等问题，提出 了一种利用ｐＰＤ７８１０单片机制作温度控制系统的设计思想，设计了调温控制电路，采用ＰＩＤ温度 控制调节方式，通过控制晶闸管的导通角来实现对温度的精密调节，并采用粗调及微调两个温度设 定按钮，能方便地进行大范围温度设定，经实践证明控制效果很好，完全能满足工农业生产过程中 的各类恒温需要，具有实际应用价值。 关键词：肛ＰＤ７８ｌＯ单片机；温度控制；过零检测；移相触发 中图分类号：ＴＰ３６８．１ 文献标识码：Ｂ  温度控制器是工农业生产中常用的加热控制设 备，旧式的控温器其控温方式多数采用通断控制方 式，存在着温度控制精度较差，控温效果不佳，特别 是当被控温度接近１ Ｏｏｏ的高温控制，更难达到 高精度的要求。本课题设计了一种利用单片机芯片  角增大，晶闸管的导通时间减少，使电加热器降低发 热量，当检测到实际温度比设置温度稍低时，则产生 移相角减少，晶闸管的导通时间增大，电加热器温度 提高，经过多次反复检测、调整，使实际温度向设定 温度逼近。 构成的调温控制电路，其温度控制方式采用ＰＩＤ调 １．２ 系统的硬件构成 节，通过控制晶闸管的导通角来实现对温度的精密 调节，能同时设计出粗调及微调两个温度设定按钮， 能方便地进行大范围温度设定，控制效果很好，完全 能满足工农业生产过程中的各类恒温需要。 １设计思想及系统结构 该温度控制系统主要由下面几个部分组成。即： 由肛ＰＤ７８１０单片机及２７３２存储器组成的单片机控 制电路；由铂铑热电偶及运算放大电路组成的温度 检测电路；由晶闸管及负载电加热器组成的输出通 道等三个部分组成。其原理图见图１。 １．２．１单片机控制电路 １．１ 系统的设计思想 在此控制电路中，肛ＰＤ７８１０单片机是整个电路 控温系统是将负载的电加热器看成是被控对 象，温度是控制量，控制时先设定温度值，然后再对 电加热器的温度进行采样，将采样值与设定值进行 比较，产生出偏差信号Ｅ（，ｚ），再通过单片机的计算， 求出电压控制量Ｕ（，ｚ）并存放在寄存单元之中，将这 个电压控制量经程序变换成定时器的定时量，利用 过零信号确定起始定时时间，在【，（以）的控制下定时 器正常工作，一经产生温度溢出则请求中断，利用中 断请示信号将一个高电平信号送到单片机的ＰＢ７ 端口，用于触发晶闸管工作，由于Ｕ（行）的值不同，其 移相角也不同，所以晶闸管的导通时间也不同，对电 加热器的控制量也不一样，当采样电路检测到实际 温度比设定值稍高时，则经单片机处理后，产生移相 的关键器件，它既是运算处理中心，又是控制中心， ｐＰＤ７８１０是日本电气公司采用ＮＭＯＳ工艺生产的 ＡＤ型单片机芯片，它是一种高性能的８ ｂｉｔ机，具 有寻址空间大，硬件结构先进，Ｉ／Ｏ接口功能较强等 特点，弘ＰＤ７８１０的总线和Ｉｎｔｅｌ的８０８０系统总线兼 容，系统的扩展能力强。 １．２．２温度检测电路 温度检测元件采用铂铑热电偶，其温度检测范围 可达到１ ｏｏｏ以上，不但测温范围广，测温精度高， 而且线性度好。由热电偶产生出来的ｍＶ级电压，经过 运算放大器放大成Ｏ～＋５ Ｖ的电压，再送入单片机的 ＡＮ。端，利用肛ＰＤ７８１０的内部Ａ／Ｄ转换器进行转换 成数字信号，再由单片机进行运算处理。  收稿日期：２００７—１２—１０ 作者简介：林建雄（１９５７一），男，广东潮州人，实验师．主要从事电子技术教学与研究，（Ｅ—ｍａｉｌ）１３１９２１１０１８７＠ｇｄｌ６５．ｃｏｍ 万方数据 第２期  林建雄：基于单片机的温度控制系统研制  １０７  本系统的温度设定电路主要由开关Ｋ和按钮 ＡＮｌ及ＡＮ２构成，当Ｋ关闭时，可进行温度设定操  作，通过单片机检测ＰＢ。、ＰＢ。的电平持续时间来进行 计数，确定温度的设定值。  圈１硬件电路原理圈 当按钮ＡＮ。按下，使ＰＢ。为低电平，这时单片 机将高速计数产生设定值的粗调值，当按下ＡＮ。时 则ＰＢ。为低电平，这时单片机将低速计数产生设定 值的微调值，利用ＡＮ，和ＡＮ。能快速准确地输入 设定值。同时设定结果都能通过显示器进行监控。若 设定值出错，可按下复位按钮ＡＮ。使单片机复位， 重新设置。完成设定后，打开Ｋ即能进入控制状态。 Ｕ 专 专  八八。 -61‘ ：过零信号）