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消毒柜單片機溫度控制
課題研究的是以八位的單片機89c52為核心的控制系統，用來(lái)控制消毒柜的消毒溫度。溫范圍為0-1250C，精度達±0.50。以89c52單片機為核心控制部件,對被控對象的溫度實(shí)時(shí)控制。詳細介紹了該系統的軟件實(shí)施手段并簡(jiǎn)要敘述了系統硬件特點(diǎn)。該系統利用89c52單片機實(shí)現溫度自動(dòng)檢測和自動(dòng)調節的一種智能裝置。該裝置主要特點(diǎn)在于:溫度設置由硬件實(shí)現,由按鍵開(kāi)關(guān)讀入,不需要掉電保護;溫度的自動(dòng)控制采用PID,對開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制。在日常使用的電加熱系統中，負載輸出方式主要有：調壓式（變導式）周期過(guò)零式（占空比控制）。但調壓式控制功率因數低，對電網(wǎng)產(chǎn)生高次諧諧波污染，占空比控制方式使局部電路瞬間電流過(guò)大造成供電設備的加速老化，為克服以上缺點(diǎn)，采用周波過(guò)零式（變周期式）控制。變周期控制關(guān)鍵是將控制量轉化成導通的周波數，周波數的獲得是利用控制量與導通波數成正比例的關(guān)系，運用兩種不同的算法取得的。再通過(guò)周波過(guò)零脈沖信號送入，單片機AT89C52產(chǎn)生外部中斷完成辨相，計數，認項，驅動(dòng)輸出控制。最后對系統采用的抗干擾措施做了簡(jiǎn)單介紹。設計表明,該溫度控制器的硬件設計簡(jiǎn)單,成本低,功耗小,體積小,控溫效果較好,具有一定的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞： 單片機 溫度控制 PID控制 AT89C52 變周期控制
1 緒論
1.1 設計背景
生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化是提高社會(huì )生產(chǎn)力的有力工具之一，它在確保生產(chǎn)正常運行下，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，降低生產(chǎn)成本，改善勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強度方面等方面具有巨大的作用。自20世紀30年代以來(lái)隨著(zhù)自動(dòng)控制理論的不斷發(fā)展，以及單片機的出現，自動(dòng)化技術(shù)已取得驚人的成就，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)發(fā)展中起到關(guān)鍵的作用。當前，自動(dòng)化裝置已成為大型設備中不可分割的重要組成部分�？梢哉f(shuō)，如果不配置合適的自動(dòng)控制系統，大型生產(chǎn)過(guò)程是根本無(wú)法運行的。實(shí)際上，生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的程度已成為衡量工業(yè)企業(yè)現代化水平的一個(gè)重要標志。
在工業(yè)生產(chǎn)中,單片機已經(jīng)進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域，而在人們的日常生活中單片機的身影也是無(wú)處不在。全自動(dòng)洗衣機、空調、洗碗機、消毒柜等，在這些全自動(dòng)小家電中，凡涉及到智能控制的方面，大多數都運用單片機進(jìn)行控制。而溫度是一個(gè)重要的過(guò)程參量，人們常常需要對溫度進(jìn)行監測和控制。
由于常規模擬儀表、可控硅的制造技術(shù)日臻完善，故由它們組建成的PID自動(dòng)控溫系統基本上已能穩定可靠地運行，控制精度一般說(shuō)可達±（5~10）℃。面對某些復雜的生產(chǎn)、科研工藝要求，以及隨著(zhù)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，集中控制、管理日益成為迫切要求，模擬控制系統從其控制功能，調控指標都難以滿(mǎn)足。隨著(zhù)計算機控制技術(shù)的飛躍發(fā)展，在消毒柜的控溫技術(shù)方面、用智能儀表、計算機測控系統，乃至集散控制系統取代老的模擬控制系統，用現代的控制方法取代經(jīng)典的調節算法已成為必然的發(fā)展趨勢。
1.2 設計任務(wù)
隨著(zhù)人們生活水平的提高，人們的生活質(zhì)量大幅度的提高，對餐具的衛生狀況也大為關(guān)注。所以智能消毒柜也慢慢走入人們的家庭。消毒柜要對被消毒的物品進(jìn)行高溫滅菌，并用足夠的時(shí)間保證殺菌徹底，所以對溫度的控制要求也相當嚴格。
單片機以其體積小﹑性能價(jià)格比高﹑指令豐富﹑提供多種外圍接口部件﹑控制靈活等優(yōu)點(diǎn),廣泛應用于各種家電產(chǎn)品﹑智能化儀表﹑工業(yè)控制系統和過(guò)程控制系統中,在溫度控制領(lǐng)域的應用也十分廣泛.因此,采用單片機實(shí)現消毒柜的溫度控制。
1.2.1 本課題所要解決的問(wèn)題:
用單片機對消毒柜進(jìn)行溫度控制.
1.2.2 設計要求:
溫度控制系統的輸入部分包括過(guò)零檢測電路﹑溫度檢測電路﹑按鍵輸入電路﹑輸入檢測電路等.
溫度控制器采用單片機.
溫度控制系統輸出部分包括輸出控制電路和顯示電路.
1.2.3 實(shí)現功能
根據實(shí)際需要進(jìn)行溫度參數的鍵入和修改.
對生產(chǎn)過(guò)程的溫度實(shí)行實(shí)時(shí)控制.
根據參數的要求對控制對象的溫度進(jìn)行控制.
將實(shí)際溫度進(jìn)行顯示.
1.3 消毒柜溫度控制系統
消毒柜溫度采用電阻絲加熱升溫,在加熱過(guò)程中要求盡量以滿(mǎn)功率加熱。由于氣體的對流，熱氣流向上，冷氣流下沉，所以要調節功率的輸出，以達到使溫度保持在規定范圍內的要求。
調功輸出采用周波過(guò)零技術(shù)，消除電網(wǎng)污染。負載加熱，升溫階段可采用全功率和半功率；保溫階段功率自動(dòng)調整，避免了瞬間大電流沖擊，可延長(cháng)加熱元件使用壽命。
此系統控制從室溫開(kāi)始升溫，最終達到預定溫度。通過(guò)LED顯示器可顯示設定溫度值。升溫過(guò)程中溫度值可顯示。達到設定溫度值后，顯示溫度值保持不變。
1.4 硬件設計基本思路
消毒設備在人民日常生活中有著(zhù)廣泛的應用，小功率的電阻式加熱消毒設備對于食品、藥物和商品檢驗等各種生產(chǎn)領(lǐng)域是必不可少的。為了提高消毒的質(zhì)量，必需對溫度進(jìn)行嚴格的監測和控制。
在本系統中采用8位的89C52作為控制核心，當傳感器熱電偶將溫度信號采集進(jìn)來(lái)后經(jīng)過(guò)放大器AD590，成為V級電壓信號進(jìn)入MAX167轉換結束后，89C52讀取轉換結果，將結果濾波查表后送入顯示區。由6位LED分別顯示測出的溫度,在調節溫度時(shí)，由4個(gè)按鍵輸入所需要控制的溫度并顯示，然后由單片機經(jīng)PID運算結果來(lái)控制固態(tài)繼電器的通斷，通過(guò)改變功率最終達到調節溫度的目的。初步實(shí)現了人機對話(huà)的功能，這也是現代控制追求的一個(gè)方面。
采用單片機來(lái)對它們進(jìn)行控制不僅具有控制方便簡(jiǎn)單和靈活性大的特點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標，從而能大大提高消毒的質(zhì)量。
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