發(fā)射臺真空器件庫恒溫控制系統的設計

摘要：介紹了運用AT89C52單片機設計開(kāi)發(fā)的發(fā)射臺真空器件庫恒溫控制系統，并結合DS18B20數字式溫度傳感器，以及相關(guān)的外部電路分析了利用AT89C52的優(yōu)點(diǎn)。介紹了實(shí)現鍵盤(pán)輸入、實(shí)時(shí)監測、自動(dòng)溫度調節的方法。重點(diǎn)闡述了系統的硬件構成、各部分的主要作用及系統軟件的設計思路和流程。此系統成本低、工作可靠，移植性好，具有很高的應用和借鑒價(jià)值。
關(guān)鍵詞：溫度傳感器；恒溫控制；真空器件

0 引言
發(fā)射臺使用了許多真空器件，例如，真空電容、真空電子管、真空開(kāi)關(guān)等。真空器件是播出設備的核心器件，消耗量較大，屬于貴重器材，需要合理備份、妥善保管。由于真空器件對周?chē)h(huán)境溫度、濕度的特殊要求，故真空器件庫要求滿(mǎn)足恒溫和干燥的條件。目前，無(wú)線(xiàn)局各臺站的真空器件庫一般采用手工控制和人工監測的方式實(shí)現恒溫控制，這種方法準確性低、穩定性較差，還必須安排專(zhuān)人負責。
為了更有效地保存真空器件備件，本文實(shí)現了一個(gè)能自動(dòng)調節室內環(huán)境溫度的真空器件庫恒溫控制系統。該系統以AT89C52單片機為控制核心，通過(guò)溫度采集電路，實(shí)時(shí)檢測真空器件庫內的環(huán)境溫度，并根據預先設定的溫度閾值，控制真空器件庫內均勻分布的加熱設備的工作狀態(tài)，實(shí)現室內溫度自動(dòng)調節。用戶(hù)可以在現場(chǎng)使用鍵盤(pán)設置目標溫度值，也可以在現場(chǎng)數碼管顯示屏上直接觀(guān)察真空器件庫當前室內環(huán)境溫度值和用戶(hù)設置的目標溫度值。系統實(shí)時(shí)檢測真空器件庫環(huán)境溫度值和目標溫度值的變化，通過(guò)溫控驅動(dòng)電路控制加熱設備的工作狀態(tài)，確保真空器件庫的恒溫、除濕，避免了因保存溫度、濕度不合適而造成的真空器件性能降低及損壞。

1 系統結構及工作原理
發(fā)射臺真空器件庫恒溫控制系統結構如圖1所示，系統的基本硬件電路包括：溫度采集、鍵盤(pán)輸入、溫度顯示、電源、溫控驅動(dòng)、加熱設備、報警和指示燈，以及A1789C52單片機。

為了更好地保持真空器件庫室內環(huán)境溫度恒定，系統采用閉環(huán)控制方式。由AT89C52單片機完成邏輯判斷和控制，晶振頻率采用12MHz，通過(guò)循環(huán)訪(fǎng)問(wèn)的方式，訪(fǎng)問(wèn)真空器件庫內均勻分布的DS18B20數字溫度傳感器，采集真空器件庫內的環(huán)境溫度值。為了不頻繁啟動(dòng)加熱設備，目標溫度由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入后，系統自動(dòng)生成目標溫度上限值和下限值。單片機以一定的頻率將檢測到的環(huán)境溫度值與用戶(hù)輸入的目標溫度值進(jìn)行比較。當真空器件庫環(huán)境溫度值低于設置的目標溫度下限值時(shí)，溫控驅動(dòng)電路驅動(dòng)加熱設備加溫，溫度上升到目標溫度下限值以上時(shí)，停止加溫；當真空器件庫環(huán)境溫度高于設置的目標溫度上限值時(shí)，溫控驅動(dòng)電路驅動(dòng)降溫電路降溫，溫度下降到目標溫度上限值以下時(shí)，停止降溫。

2 硬件電路設計
2．1 溫度采集電路
溫度采集電路采用溫度傳感器DS18B20來(lái)實(shí)現溫度的采集和轉換。DS18B20是一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出所測溫度。測量輸出信號為數字量，可以直接和單片機進(jìn)行通信，從而降低外圍電路的復雜度。溫度采集電路如圖2所示。

DS18B20把采集到的溫度通過(guò)數據引腳傳到單片機的P3．0口，每一片DS18B20有唯一的48位序列號，在出廠(chǎng)前已寫(xiě)入片內ROM中，單片機通過(guò)讀ROM(33H)命令將該DS18B20的序列號讀出，經(jīng)過(guò)匹配，即可逐一讀回每個(gè)DS18B20的溫度數據。雖然DS18B20具有測溫簡(jiǎn)單、精度高、連接方便和占用I／O口少等優(yōu)點(diǎn)，但當單總線(xiàn)上所掛的DS18B20超過(guò)8個(gè)時(shí)，就需解決微處理器的總線(xiàn)驅動(dòng)問(wèn)題。另外，連接DS18B20的總線(xiàn)電纜的長(cháng)度有限制，當采用普通信號電纜傳輸長(cháng)度超過(guò)50m時(shí)，讀取的測溫數據會(huì )發(fā)生錯誤，這主要是由總線(xiàn)分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變引起的。因此，進(jìn)行多點(diǎn)測溫和長(cháng)距離測溫電路設計時(shí)要加以注意。
2．2 鍵盤(pán)電路
考慮實(shí)際應用情況，鍵盤(pán)電路設計采用矩陣式和中斷掃描相結合的方式。矩陣式鍵盤(pán)由行線(xiàn)與列線(xiàn)組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，按鍵數量較多時(shí)可以節省單片機I／O接口的占用。系統使用過(guò)程中，鍵盤(pán)大部分時(shí)間基本不工作，因而中斷掃描方式可以提高單片機處理器工作效率。當鍵盤(pán)有按鍵動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生中斷，單片機處理器響應鍵盤(pán)中斷，執行鍵盤(pán)中斷程序，判別鍵盤(pán)按下鍵的鍵號并做相應處理。在本系統中，單片機的I／O接口充裕，因此鍵盤(pán)電路直接連接單片機I／O接口。鍵盤(pán)接口電路如圖3所示。

鍵盤(pán)的數字鍵(0～9)、確認鍵(OK)、清除鍵(Del)等12個(gè)按鍵以四行三列方式連接到單片機的P0口，設置鍵(Set)與單片機的腳相連，而硬件復位鍵(ReSet)與R、C構成復位電路。需要注意的是，用單片機的P0口連接鍵盤(pán)時(shí)，要給P0口的各I／O接口提供上拉電阻。