基于单片机的温度控制系统设计及仿真

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1、2015年4月农机化研究第4期基于单片机的温度控制系统设计及仿真12322111孙杰，张学军，刘云，鄢金山，史曾录，靳伟，李超新，刘立果(1．新疆农业大学机械交通学院，乌鲁木齐830052;2．新疆农业工程装备创新设计实验室重点实验室，乌鲁木齐830052;3．克拉玛依五五机械制造有限责任公司，新疆克拉玛依834032)摘要:针对电阻炉类烘干设备温度控制系统滞后严重、能源浪费等问题，设计了一种以AT89C52单片机为核心，数字温度传感器DS18B20采集温度信息、LCD1602显示和执行模块为一体的温度控制系统。根据设定干燥的温度范围，主加热系统主要进行加热干燥，控温部分

2、采用较小功率的加热管，辅助加热同时调节干燥温度。系统在proteus软件上仿真，能够实现低温加热、高温报警降温，同时可以显示当前温度，随时调整温度范围等功能。该系统具有简单方便、适应性强、电能利用率高等优点。关键词:烘干设备;电阻炉;温度控制;单片机+中图分类号:TP273．5文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)04－0219－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.04.052不同的加热方式。加热元件使用红外加热管，功率大0引言的加热管起主要的加热作用，正常工作时处于启动状在工业和农业生产过程中，温度是一个非常重要态。功率较小的

3、加热管起辅助加热作用，在测量温度的物理量，它不仅关系着产品的质量、产量，同时也和高于目标温度时立即停止加热，当温度低于目标温度安全生产、提高能源利用率等技术指标相联系。因时开启加热;但当温度高于目标温度上限一定值时，此，合理精确的温度控制成为研究的重点。在实际生主加热管也停止工作，同时引风机开启，辅助降温。产应用中，单片机以其成本低廉、技术成熟、使用简单对于一般的电加热干燥设备而言，此方案能够满足实和灵活性强等优点，在工业控制等领域已被广泛采际生产的需要，并且温度延迟效果低，节能效果显著。［1－3］用。目前，单片机在农业机械化温度控制领域多2系统硬件电路设计处于温度采集和

4、简单的定值开关控制阶段，温度波动［4］的控制精度也相对较低，可移植性不高。因此，对2．1系统主结构设计于温度的精确控制和具有广泛的适用性及简单的人该温度控制系统由主控制系统、温度采集模块、机操作界面等正成为目前研究的重点。为此，设计了温度显示模块、温度动态控制系统、报警模块和按键一种可以减小被检测对象的温度波动、提高能源利用控制系统组成。系统的结构框图如图1所示。率的温度控制装置。1设计原理在温度控制过程中，单一的定值开关控制方式会产生较大的温度迟滞现象，对于加热箱等干燥设备的［5］干燥效果差、干燥品质低;但是在普通的干燥设备中，单纯采用PID控制方式会使控制系统变得复杂

5、，对于硬件的要求程度高，在持续高温环境下精度也随之降低，故障率高。为了解决这一问题，本文设计一种单片机温度控制系统，该系统使用两种功率大小图1系统结构框图收稿日期:2014－04－15Fig．1Systemstructurediagram基金项目:科技支疆项目(2012AB003)作者简介:孙杰(1989－)，男，江苏连云港人，硕士研究生，2．2单片机主控系统(E－mail)sunjieuser@sina．com。作为温度控制系统的核心部分，单片机承载着对通讯作者:张学军(1966－)，男，乌鲁木齐人，教授，硕士生导师，博士，(E－mail)zhxjau@sina．com

6、。温度信息的处理、按键的扫描识别、温度动态控制系·219·2015年4月农机化研究第4期统的协调、输出显示温度和报警的任务。理图如图2所示。P1．0～P1．4口为键盘输入端口，通本文采用的AT89C52单片机是美国ATMEL公司过对应按键对目标温度的上下限进行设定。数字温生产的低电压、高性能CMOS8位单片机。其内部有度传感器总线与单片机的P1．7口相接，经过单片机8k字节可重擦写Flash闪存，成本低廉，兼容MCS－处理之后，测得的温度输出至P0口，通过LCD1602显51系列的所有指令，程序语言丰富;与AT89C51相示出来。温度动态控制信号通过单片机P2．4～P2．

7、6比，存储空间更大，中断源更多，方便后期其他模块的添口传输。加热管和散热风扇采用的是220V的交流［6］加;技术成熟，因此在自动控制等领域被广泛采用。电，温度控制口接相应控制电路的继电器，通过继电AT89C52单片机主控制系统与其他模块连接原器控制加热、散热部分的工作。图2系统电路图Fig．2Thesystemcircuitdiagram2．3温度采集模块止;单片机的P2．5口与控制调温加热管的继电器相DS18B20是由美国DALLAS公司生产的数字温连;降温风机控制继电器控制端和高温报警电路，与度传感器，它通过单总线协议依靠