原标题：恒温烘箱温度控制系统的设计分析
本文主要从系统软件设计制系统的系统软件设计和程序设计。
温度是工业生产中最常见的工艺参数之一，物理、计算和化学变化过程大多与温度密切相关，因此温度控制是自动化的一项重要任务。单片机广泛应用于控制对象中，具有体积小、功能强、性价比高的优点。
恒温烘箱温度控制系统主要采用单片机对恒温烘箱温度进行模糊控制，使其温度保持在一定的设定值上，输入温度设定值，LED数字管具有温度值和温度越限报警功能，达到了自动温度控制的目的。
1.系统总体方案设计
1. 1 系统实现功能和技术指标
1)恒温箱由 2制成kW 电炉加热，温度控制范围为 50- 200℃.
2)恒温箱温度可预制，恒温控制可在干燥过程中实现，温度控制误差≤± 2℃.
3)预设时显示设定温度，恒温时显示实时温度，显示精度为 0. 1℃.
4)温度超过预定温度±5℃ 发出声音报警 .
5)对上升 和 冷却过程没有要求 .
1. 2 恒温烘箱温控系统
恒温烘箱的原理是用电热丝加热内部 。对于温度或精度要求较高的恒温箱 ，热电偶常用作温度测量装置，温度较低或精度要求较低。例如，在本设计中 ，热电阻用作温度测量装置 .
恒温烘箱的电源采用交流电 和可控硅控制加热功率. 对于大功率恒温箱或烘箱，一般采用三相交流电，本设计中的功率仅为2kW,则使用单相220V 交流电可以 .
温度控制系统启动后，可通过单片机的运行输出信号控制双向晶闸管的导角，控制恒温烘箱的加热功率 ，调节温度，保持温度在设定值 . 在单片机运行时，会做出相应的报警判断，决定是否输出报警信号等. 温度控制系统分为 人机对话部分 、 主机和温度检测控制部分. 图1 单片机恒温烘箱温度控制系统原理图.
1. 3 系统硬件设计
根据系统的总体方案来选择系统所需的硬件 .硬件设计包括主机 、 温度测量装置、温度控制驱动部分 、 键盘、显示器、报警电路所需的硬件选择 、连接模式 .
1)在整个单片机控制系统中选择主机 ，CPU 是控制系统中最关键的设备. 这个系统控制方案简单 ，数据量小，所以选择8031 内核 AT89C52 作为控制系统的主机. 是一种低功耗 、 高性能CMOS8 位微处理器 . AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统 ，缩小系统体积，提高系统可靠性 ，降低系统成本 . 内部有8kB 的 flash 存储器 ，因此不需要外部扩展程序存储器[ 2].
2)温度检测部分的设计
( 1) 温度传感器温度传感器的选择是达到理想温度控制精度的关键.
温度检测方法可分为两类：接触式和非接触式 . 接触式检测方法主要包括基于物体热体积膨胀性质的膨胀温度检测仪表 ； 基于导体和半导体电阻值的热电阻温度检测仪表； 基于热电效应的热电偶检测仪表 . 而非接触式主要是利用物体的热辐射特性和温度之间的对应关系来检测温度. 没有必要使用非接触式传感器[ 3].
( 2) 变送器
当温度为 50- 2000时，变送器将电阻信号转换为与温度成正比的电压℃ 时变送器输出 0- 2V的电压.
DBW DDZ 电动单元组合仪器的主要品种. 与各种类型的热电偶和 热电阻一起使用，可将温度信号转换为 0 ~10mA 统一信号，同时低电平直流毫伏转换器 ，可与各种毫伏输出变送器配合 ，使其有 0~ 10mA 统一信号输出.
( 3) A /D转换器
A /D 转换器的选择主要取决于温度控制精度. 本系统要求温度控制误差≤±2℃,采用 8 位A /D 转换器 ，最大量化误差为 ±0. 5 ×( 1 255)×200℃=±0. 4℃,能完全满足精度要求 .
这里采用 MC14433 作为 A D 转换器，其输出为BCD 码. 电路设计后，调整变送器输出 ，使50~ 200℃ 0 ~ 2V 的输出 ,以供A D转换用 ，则A D转换对应的数量为 0~ 1999，转换结果除以 10 .这种方法可以降低标度 .
3.设计输出部分
输出部分包括 D /A 转换器、光耦合元件、驱动器、晶闸管功率调节器和电热丝.
通过控制双向晶闸管的导角，实现电热丝功率的变化，双向晶闸管与电热丝串联在交流 220V 在供电回路中. 单片机经运算输出的数字控制量从P通过 输出2口DAC0832 通过光电隔离器和驱动电路将模拟量转换为可控硅控制端，以控制电阻丝的通电加热功率 .
2.系统软件设计
系统的软件设计体现了系统的技术要求 ，反映了设计师的设计理念，是整个温度控制系统的逻辑实现 ，是整个系统的关键部分 .
本系统软件主要实现人机交互功能、 温度检测功能、温度控制功能. 人机交互功能包括操作员从键盘输入数据 LED 显示器读取数据； 温度检测功能包括系统温度参数的转移 A D 转换 ; 温度控制功能包括模糊控制表的生成[ 4].
通过模块化设计 ，在每个功能模块中屏蔽与其他模块共享的少量变量后，该模块可以独立于其他模块. 这种设计有利于系统软件的修改和调试 . 即使以后根据需要扩展系统功能，也可以轻松编写相应的功能模块，独立调试后添加到系统中.
本系统软件包含键盘操作、 LED显示、 温度检测和温度控制 主要完成以下功能： 温度测量、模糊控制、 温度设置、 温度限制报警，以达到恒温控制的目的.
3、程序设计
主程序 、 温度检测子程序、温度控制处理程序 .
3. 1 主程序
主程序是整个程序的核心，反映了系统的工作流程. 系统主程序首先初始化相关单元，然后调用关键程序设置工作温度、上 、下限温度等参数，直到启动 ，开始工作 .
3. 2 温度检测子程序
相应的温度检测程序是整个系统的关键部分 。只有正确测量当前温度，才能控制操作，输出所需的控制信号，以确保系统温度的恒定 . 这部分功能是将温度信号从模拟电路转换为0 ~ 2V 电压信号，然后通过 MC1433A D 转换器转换成与之成正比的数字信号，输入单片机. MC1443 3位半 BCD代码输出 ，值范围为 0~1999，系统控制温度范围为 50℃～ 200℃. 为提高数据采样的可靠性 ，对采样温度进行数字滤波 .数字滤波的算法有很多 ，这里采用 10 次采样取平均值的方法. MC1443 以中断的方式与单片机交换信息 A D 转换后，通过 INT0向单片机申请中断，通过中断服务程序读取当前温度[ 5].
3. 3 温度控制处理程序( 模糊决策程序)
模糊控制表在模糊控制系统中 ，为了实现计算机的实时控制 ，可以提前将各种偏差和偏差变化率对应的输出控制量设计成控制规则表. 在系统工作过程中，只需根据输入偏差 E 偏差变化率EC 查询模糊控制表 ，获得清晰的输出控制量 U . 在模糊控制器的设计中，被控对象不同 ，控制规则表也不同 .
4 结束语
随着社会的发展， 技术的进步和工业水平的逐步提高 ，各种恒温控制系统开始进入工业等领域 ，以单片机为核心的电热恒温控制系统就是其中之一. 也标志着恒温控制领域成为自动化时代的一员. 实用性强，功能齐全，让人相信这是科技进步的结果 .回搜狐多看看
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