基于C8051F020的密閉環(huán)境溫度恒溫控制系統設計

系統軟件部分主要完成以下功能：當有按鍵按下時(shí)，觸發(fā)中斷，改變設定溫度的值。單片機采集溫度，通過(guò)控制算法，產(chǎn)生控制命令改變PWM輸出，控制各個(gè)繼電器的動(dòng)作；利用單片機自帶的AD采樣，測量開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓和電流的大小并顯示。其中單片機控制指令是本系統的關(guān)鍵，密閉環(huán)境溫度和溫度設定值差值不應大于15℃，以確保系統正常運行。若設定溫度超出范圍，其值由系統自動(dòng)還原為當前溫度；若溫差確定，進(jìn)入PID調節，采用增量式PID。公式如下：

式中：Kp為控制器的比例系數；Ti為控制器的積分時(shí)間，也稱(chēng)積分系數；Td為控制器的微分時(shí)間，也稱(chēng)微分系數。
系統上電后，測得的密閉環(huán)境溫度，即為初始溫度設定值。例如實(shí)際密閉環(huán)境溫度為30℃，實(shí)際環(huán)境溫度為29℃，通過(guò)按鍵“-”，使溫度設定值為15℃，則此時(shí)溫差為+15℃。送入處理函數，單片機返回控制指令，使繼電器斷開(kāi)，并控制開(kāi)關(guān)電源輸出5 V電壓，使半導體制冷片在額定電壓下工作，系統全速制冷。當密閉環(huán)境溫度改變，單片機將輸出不同控制指令。當密閉環(huán)境溫度和設定值相同時(shí)，控制結束，P5口燈閃爍，MCU控制開(kāi)關(guān)電源輸出電壓0 V。通過(guò)對系統進(jìn)行實(shí)際驗證，LCD1602顯示效果如圖3所示。

4 結語(yǔ)
對于C8051F020單片機構建的密閉環(huán)境溫度恒溫控制系統進(jìn)行功能驗證，系統能夠成功實(shí)現密閉環(huán)境溫度恒溫控制，溫度控制精度為±0．2℃。系統人機界面友好，操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、可移植性好，可以應用到商業(yè)領(lǐng)域。