冷库恒温控制系统的分析与设计

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1、冷库恒温控制系统的分析与设计摘要：基于单片机的温度控制系统，包括硬件开发、软件编程与仿真调试等，采用积分分离PID技术以实现自动控制，主要研究了关于冷冻库的蔬菜水果恒温贮存问题，在过程控制中利用数字技术令温度控制系统实现自适应。制作样机均稳定运行，达到预定精度要求。关键词：蔬果贮存；单片机；温度控制调节中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号:0439-811419-4059-03TheAnalysisandDesignofColdStorageTemperatureControlSystemCHENChao-daAbstr

2、act：Thetemperaturecontrolsystembasedonmicrocontroller,includingsystemhardwaredevelopment，softwareprogramming，debuggingandsimulation,andsoon,andtheautomaticcontrolprocesswasrealizedbyPIDtechnology.Theconstanttemperaturestorageoffruitsandvegetablesincoldstorewasstudied

3、,andtheadaptivetemperaturecontrolsystemwasrealizedbyusingdigitaitechnologyinprocesscontro1.Thestablerunningandintendedaccuracywereachievedonprototype.Keywords：vegetableandfruitstorage;microprocessorcontrolunit;theadjustmentoftemperaturecontrol冷库是利用降温设施创造适宜的湿度和低温条件的仓库

4、［1］，研宄冷库的恒温贮存问题关系到蔬果保鲜和能源节约，意义深远。基于单片机的温度控制系统的硬件组成、软件设计及相关的接口电路，并且充分考虑了系统的可靠性，采取了相应的措施予以保证。针对控制对象的特点，在系统辨识的基础上对系统的控制算法进行了仿真研宄，并在单片机系统中实现了控制算法。最后针对温控系统进行了试验，通过对试验数据的分析，表明所述的温度PID控制系统的设计的可行性和有效性。1系统的工作原理及设计1.1总体方案设计及基本原理根据设计要求系统模块可以划分为：单片机、制冷机、显示器、测温单元、键盘单元。系统原理框图如图1所示

5、。根据方案设计，控制器主要用于对温度测量信号的接受和处理，根据环境温度控制冷库制冷与否，控制显示电路对温度值实时显示以及控制键盘实现对温度值的设定，所以采用STC89C52RC作为系统控制器。单片机运算功能强，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。一般冷库多由制冷机制冷，利用气化温度很低的液体作为冷却剂，使其在低压和机械控制的条件下蒸发，吸收贮藏库内的热量，从而达到冷却降温的目的。最常用的是压缩式冷藏机，主要由压缩机、冷凝器和蒸发管等组成。按照蒸发管装置的方式又可分直接冷却

6、和间接冷却两种。直接冷却是将蒸发管安装在冷藏库房内，液态冷却剂经过低压蒸发管时，直接吸收库房内的热量而降温。间接冷却是由鼓风机将库房内的空气抽吸进空气冷却装置，空气被盘旋于冷却装置内的蒸发管吸热后，再送入库内而降温。直接空气冷却方式的优点是冷却迅速，库内温度较均匀，同时能将贮藏过程中产生的C02等有害气体带出库外［2］。1.2测温单元电路设计系统采用半导体温度传感器作为敏感元件。传感器采用DS18B20单总线可编程温度传感器来实现对温度的采集和转换，测量输出信号为数字量，可以直接和单片机进行通讯，从而降低外围电路的复杂度。DS1

7、8B20应用广泛，性能可以满足冷库的恒温控制设计要求，测温电路如图2所示。DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了0〜8共9个字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位，第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新，第六、七、八个字节用于内部计算［3］。第九个字节是冗余检验字节，该字节

8、共8位，各位的意义如下：TMR1R011111。TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要改动。R1和R0用来设置分辨率，如表1所示。1.3数据的通信方式和实现步骤DS18B20可以程序设定9〜