工業(yè)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

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【摘要】本文是一種基于STC89C52的工業(yè)溫度自動(dòng)控制的系統(tǒng)。其工作原理是通過4路溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度的采集，經(jīng)過STC89C52進(jìn)行分析并處理，如果溫度小于預(yù)定的所設(shè)預(yù)定值，工業(yè)溫度自動(dòng)控制中的繼電器開始工作，對整個(gè)工業(yè)過程進(jìn)行加溫；如果溫度大于預(yù)定所設(shè)預(yù)定值，繼電器斷開不工作，對整個(gè)工業(yè)過程進(jìn)行降溫。在這個(gè)過程，顯示屏1602顯示當(dāng)前4路溫度。最后通過串口通訊模塊對整個(gè)工業(yè)溫度自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)顯示當(dāng)然溫度值在上位機(jī)中進(jìn)行顯示。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；溫度控制；顯示報(bào)警

引言

自從20世紀(jì)的70年代左右，對工業(yè)控制的要求越來越高，尤其是在微處理的發(fā)展越來越快的情況下。國外的工業(yè)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展完善具有自動(dòng)性，和自整定，自適應(yīng)性，同時(shí)對工業(yè)溫度自動(dòng)控制的效果有目共睹，許多外國國家，比如日、美、德，瑞典這些先進(jìn)國家的工業(yè)溫度自動(dòng)控制技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比其他國家要強(qiáng)很多，同時(shí)他們還生產(chǎn)了許多相應(yīng)的裝備，在工業(yè)溫度自動(dòng)控制中應(yīng)用廣泛。

1總體設(shè)計(jì)方案

基于單片機(jī)的工業(yè)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的原理是，當(dāng)我們選用的溫度傳感器從外界采集到溫度后，4路溫度傳感器把采集的溫度數(shù)據(jù)傳送到主控制器中，并在顯示屏上顯示出4路溫度。同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析跟所設(shè)預(yù)定溫度值比較，在通過4個(gè)繼電器的開關(guān)實(shí)現(xiàn)，對溫度的控制。當(dāng)外界溫度變化十分大的情況下，或者4個(gè)溫度傳感器失靈，不好用，不能把所需要溫度調(diào)到規(guī)定范圍內(nèi)，主要控制器通過三極管驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置報(bào)警。在本工業(yè)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)中我們通過串口通訊連接到上位機(jī)，可以儲存并顯示時(shí)時(shí)溫度，方便了我們對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和對溫度自動(dòng)控制過程的掌握，圖1為工作原理框圖。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

（見圖2）晶振電路的作用就是，使電路擁有時(shí)鐘周期，同時(shí)才能運(yùn)行程序代碼，從而才能使單片機(jī)正常工作。在STC89C52工作時(shí)，ROM發(fā)出指令，同時(shí)STC89C52來執(zhí)行。那什么是機(jī)器周期就很好解釋了，也就是STC89C52訪問一次對應(yīng)存儲器的時(shí)間，同時(shí)以此作為基準(zhǔn)。一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。假如STC89C52的晶振是12MHz，那么時(shí)鐘周期就是晶振的倒數(shù)也就是1/12μs，同時(shí)機(jī)械周期等于晶振乘以時(shí)鐘周期，所以就是1μs。

2.2溫度檢測模塊設(shè)計(jì)

STC89C52主控制器對DS18B20的操作，首先在本工業(yè)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)開機(jī)之后，我們首先要對DSB1820進(jìn)行復(fù)位，在這之后，STC89C52給DS18B20高電平，這樣的目的是為了方便接受脈沖。這樣就建立了STC89C52和DS18B20的之間的數(shù)據(jù)通訊。接下來STC89C52對DS18B20發(fā)送5條ROM指令，所以它們完成了5個(gè)工作周期。如果STC89C52只連接一個(gè)DS18B20，可以直接跳過ROM指令，繼續(xù)運(yùn)行。但是本溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)一共有4個(gè)DS18B20溫度傳感器，所以所不可以直接跳過ROM指令繼續(xù)運(yùn)行。在整個(gè)DS18B20的一個(gè)周期完成的主要任務(wù)是，寫讀RAM中的傳送數(shù)據(jù)，并且將這組數(shù)據(jù)拷貝到EEPROM模塊中，并且當(dāng)STC89C52所傳送指令結(jié)束后，發(fā)出讀取數(shù)據(jù)的指令。

3主程序設(shè)計(jì)

首先對整個(gè)程序進(jìn)行初始化，DS18B20采集溫度，控制LCD1602顯示，最后判斷按鍵是否執(zhí)行按下。溫度控制點(diǎn)1的程序需要對應(yīng)F1，2點(diǎn)對應(yīng)F2。然后溫度在LCD中顯示，按鍵按下，啟動(dòng)按鍵程序，當(dāng)確認(rèn)按鍵被按下的時(shí)候，程序開始循環(huán)判斷是否4個(gè)DS18B20采集的溫度超過設(shè)定，繼電器程序啟動(dòng)控制繼電器開關(guān)。繼電器結(jié)束動(dòng)作后，程序從頭運(yùn)行，循環(huán)。

4總結(jié)

在我們當(dāng)今的生活當(dāng)中，溫度控制系統(tǒng)與我們的生活息息相關(guān)，它有著強(qiáng)大的應(yīng)用能力，在家電的溫度控制，汽車的溫度控制，還有工業(yè)中的溫度控制，但是如何設(shè)計(jì)溫度控制電路還要結(jié)合所應(yīng)用場景的實(shí)際。我國在工業(yè)溫度自動(dòng)控制中使用模糊控制理論這個(gè)意識崛起的非常晚，但是我們進(jìn)步是巨大的，同時(shí)這個(gè)領(lǐng)域我們有很多傲人的成果如模糊控制和辨識，模糊集合論等等。這些成果是我國在國際上有著強(qiáng)烈反響。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，國家加大對工業(yè)的重視，我們把小企業(yè)整合，把技術(shù)整合，加大投資，使我們在工業(yè)溫度自動(dòng)控制方面有了顯著提高。基金項(xiàng)目：2018年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201813604003）。

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作者：曲娜 宋毅 奚雨佳 崔海鑫 李雅 單位：吉林建筑科技學(xué)院