單片機恒溫箱的溫控系統制作

　　系統的主要性能指標有：（1）恒定溫度值設定范圍：20-50℃,最小區分度：1℃;f 2）數碼管顯示實(shí)際溫度值，顯示范圍：0-99℃;最小區分度：0.1℃;（3）溫度控制誤差：≤4-1℃;（4）顯示精度：溫度控制的絕對誤差≤±3℃.鑒于風(fēng)扇冷卻，環(huán)境溫度高于20℃.恒溫下限相應上移。

　　一、系統方案設計

　　本系統是基于經(jīng)典C51系列單片機的應用開(kāi)發(fā)，集環(huán)境溫度的信號采集、數據的處理及溫度的保持控制等等為一體的數字控制系統。同時(shí)，該系統設計有友好的人機交互界面以及簡(jiǎn)易的設置按鍵。

　　系統由如下功能模塊組成：MCU模塊，顯示模塊。電源模塊，按鍵設置模塊，溫度采集模塊。

　　冷卻模塊以及加熱模塊。系統方案框圖如圖1所示。

圖1系統方案框

　　二、元器件選擇

　　本設計的MCU采用sTC89C52單片機；考慮到節省器件使用的需要。溫度傳感器則采用單總線(xiàn)制的數字溫度傳感器DSl8820,無(wú)需接A,D轉換器，采樣值可直接送單片機處理，簡(jiǎn)易方便；系統采用普通單刀繼電器HK4100F作為控制開(kāi)關(guān)；兩個(gè)水泥電阻（10W,10Ω）串聯(lián)作為加熱器件，低壓（最高24V）供電，安全可靠；以5V直流供電小型風(fēng)扇達到降溫或使容器受熱均勻的目的；采用普通的按鍵開(kāi)關(guān)，實(shí)現恒溫溫度的可調設置功能；三位一體的數碼管實(shí)時(shí)顯示當前容器的溫度值，簡(jiǎn)易低廉，實(shí)現了人機交互界面之目標。

　　三、硬件電路設計

　　依據系統方案，概述主要模塊接口電路；1、電源模塊。12~24V交流輸入，輸入的交流電壓為水泥電阻的發(fā)出熱量提供電能；輸入交流電壓經(jīng)整流濾波，接入穩壓芯片7805轉變?yōu)?V直流電壓（VCC）以供給MCU及其外設系統使用。

　　2、顯示模塊。共陽(yáng)數碼管，段選接MCU I/013的P1組管腳。以9012三極管作為數碼管位選開(kāi)關(guān)，位選分別由P2'5、P2'6、P2"7等管腳控制，三位數碼管顯示當前溫度（采樣溫度）值，其中有一個(gè)為小數位。其余兩個(gè)分別為十位和各位。

　　3、加熱模塊。主要根據設定恒溫值與采樣溫度值的比較結果進(jìn)行工作。即，采樣溫度值大于設定值時(shí)。繼電器閉合并接通水泥電阻加熱，否則斷開(kāi)。

　　圖2中，JDl、JD2分別接串聯(lián)水泥電阻及交流電源的一端，該繼電器由單片機的P2'4管腳控制。

圖2 電路原理圖

　　4、按鍵設置模塊。為了節省材料和硬件資源，系統設計了三個(gè)按鍵，設置恒溫值時(shí)，一個(gè)用于遞增輸入；另一個(gè)用于遞減輸入；第三個(gè)預留。三個(gè)按鍵的一端接地。另一端分別接MCU的P2'1、P2'3、P2"2管腳。

　　5、冷卻模塊。安裝小型風(fēng)扇，以5V直流電壓供電，以繼電器控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)，以實(shí)現智能化控制。主要根據設定恒溫值與采樣溫度值的比較結果進(jìn)行工作。即當采樣溫度值大于設定值時(shí)，繼電器閉合并啟動(dòng)風(fēng)扇冷卻。否則斷開(kāi)。該繼電器由單片機的P2"3管腳控制。

　　6、溫度采集模塊，溫度采集模塊。以單總線(xiàn)操作的DSl8820溫度傳感器作為溫度采集器。從溫度傳感器獲取溫度值的方法非常簡(jiǎn)潔，無(wú)須接A,D轉換器。即可實(shí)現對溫度測量并將測量數據直接送單片機處理。且可使系統實(shí)現溫度的巡回測量和顯示。其中，溫度傳感器的數據管腳接單片機的P3"5管腳。