小型恒温箱温度检测控制系统设计.pdf

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1、2012年第4期工业仪表与自动化装置·93·小型恒温箱温度检测控制系统设计张智军(广东松山职业技术学院电气工程系，广东韶关512126)摘要：该文以AT89S52单片机为控制器核心，采用数字温度传感器和半导体制冷片，采用变速积分PID算法，使小型恒温系统达到较高的恒温要求。关键词：单片机；数字温度传感器；温度测量系统；PID算法中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1000—0682(2012)04—0093—04Designoftemperaturemeasurementcontrolsystemofsmall—-sizedconstanttemperaturebox

2、ZHANGZh~un(DepartmentofElectricalEngineering，GuangdongSongshanPolytechnicCollege，GuangdongShaoguan512126，China)Abstract：BasedonthecoreAT89S52SCMascontroller，thedigitaltemperaturesensorandofsemi—conductorrefrigeration，thegearshiftintegralPIDalgorithm，makesmallconstanttemperaturesystemtoachiev

3、ehigherconstanttemperaturerequires．Keywords：single—chipmicrocomputer；digitaltemperaturesensor；temperaturemeasurementsys—tem；PIDarithmetic大小整定输出，驱动半导体制冷片进行升温或降温0引言控制，从而达到恒温箱内温度控制的目的。系统共温度是生活及生产中最基本的物理量，在家庭、医设计了7个小模块，具体的管脚定义如表1所示。院等环境下需要恒温储存物品、药品等，在农牧业需要LCD显示I．-—+I实时时钟电路I在一定的温度控制下饲养或培养生物或细胞等。该

4、文E2PROMl的小型恒温箱就是为满足上述需求而设计的。报警电路I·一A=r89S52TMP275(1)单片机恒温箱1系统总体方案设计键盘接口+’rI⋯‘，l一TMP275(3)H1．1设计要求电源电路TARAPO卜±TEC1)在0～45oC范围内可自由设定，自动温度控制，控制精度为±0．2oC。图1恒温箱温度控制系统结构图2)温度按预定的规律变化，具有良好的稳定表1恒温箱温度控制系统中AT89S52的引脚配置性，波动范围小。3)具有温度显示和存储功能。4)具有超温报警、参数设定等功能。1．2控制系统组成根据系统的设计要求，设计的恒温箱温度控制系统组成如图1所示。主机采用AT8

5、9S52单片机，系统通过TMP275检测恒温箱内温度及环境温度，通过Ic总线传输给单片机，与设定值进行比较，单片机对数据进行处理、显示及储存，根据偏差信号的收稿日期：2012—04—16作者简介：张智军(1978)，男(蒙古族)，内蒙古赤峰人，硕士，电气工程讲师，主要从事自动化技术方面的教学与科研。·94·工业仪表与自动化装置2012年第4期续表2硬件电路设计2．1温度检测电路系统采用TI公司于2006年推出的一款低功耗数字输出温度传感器TMP275，该器件可直接输出9～12位的数字信号，通过IC总线接口传输给单片机进行信号处理，5OA功耗，在一2O～+100℃范围内精确度为±

6、0．5qC。图2为系统温度传感器电路图，其中TMP275(1)、(2)为恒温箱内温度检测传感器，TMP275(3)为环境温度监测传感器。R4。墨申中R。。3T。o·10kQ—SDAV+SDAV+=SCL(2)A0SCL(3)A0一lALERTA1ALERTAl母[}{—ALE。RT[==r-{GNDA2GNDA2GD数据线SDAGNDP1．1时钟线SDAlI2C总线P1．O图2温度传感器TMP275电路图在控制系统中通过TMP275的配置寄存器的分(IN1)和P1．7(IN2)的高低电平就可以控制TA8429辨率配置位将温度传感器的转换分辨率设定为的输出电流的方向，从而实现恒温

7、箱制冷或制热的0．125，转换时间为110ms。TMP275的数据线SDA控制。通过PID算法在P1．6(或P1．7)得到脉冲宽和时钟线SCL兼容Ic协议，检测所得温度值与单度调制(PWM)信号的占空比P，从而调节制冷片的片机AT89S52的P1．1和P1．0进行通信，通过引脚制冷(或制热)功率，实现温度控制。A。、A、A所接电平(接地或高电平)不同可区分不l2V同的TMP275，其定义格式为“1001A2A】AoR／W”，写存储器时R／W=0，则此时的3个TMP275器件地P1．6址分别为