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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(tǒng)，用來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時控制。詳細介紹了該系統(tǒng)的軟件實施手段并簡要敘述了系統(tǒng)硬件特點。該系統(tǒng)利用89c52單片機實現(xiàn)溫度自動檢測和自動調(diào)節(jié)的一種智能裝置。該裝置主要特點在于:溫度設置由硬件實現(xiàn),由按鍵開關讀入,不需要掉電保護;溫度的自動控制采用PID,對開關量進行控制。在日常使用的電加熱系統(tǒng)中，負載輸出方式主要有：調(diào)壓式（變導式）周期過零式（占空比控制）。但調(diào)壓式控制功率因數(shù)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大造成供電設備的加速老化，為克服以上缺點，采用周波過零式（變周期式）控制。變周期控制關鍵是將控制量轉化成導通的周波數(shù)，周波數(shù)的獲得是利用控制量與導通波數(shù)成正比例的關系，運用兩種不同的算法取得的。再通過周波過零脈沖信號送入，單片機AT89C52產(chǎn)生外部中斷完成辨相，計數(shù)，認項，驅(qū)動輸出控制。最后對系統(tǒng)采用的抗干擾措施做了簡單介紹。設計表明,該溫度控制器的硬件設計簡單,成本低,功耗小,體積小,控溫效果較好,具有一定的實用價值。
關鍵詞： 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)過程自動化是提高社會生產(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，改善勞動條件，減輕勞動強度方面等方面具有巨大的作用。自20世紀30年代以來隨著自動控制理論的不斷發(fā)展，以及單片機的出現(xiàn)，自動化技術已取得驚人的成就，在工業(yè)生產(chǎn)和科學發(fā)展中起到關鍵的作用。當前，自動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，如果不配置合適的自動控制系統(tǒng)，大型生產(chǎn)過程是根本無法運行的。實際上，生產(chǎn)過程自動化的程度已成為衡量工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。
在工業(yè)生產(chǎn)中,單片機已經(jīng)進入各個領域，而在人們的日常生活中單片機的身影也是無處不在。全自動洗衣機、空調(diào)、洗碗機、消毒柜等，在這些全自動小家電中，凡涉及到智能控制的方面，大多數(shù)都運用單片機進行控制。而溫度是一個重要的過程參量，人們常常需要對溫度進行監(jiān)測和控制。
由于常規(guī)模擬儀表、可控硅的制造技術日臻完善，故由它們組建成的PID自動控溫系統(tǒng)基本上已能穩(wěn)定可靠地運行，控制精度一般說可達±（5~10）℃。面對某些復雜的生產(chǎn)、科研工藝要求，以及隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展，集中控制、管理日益成為迫切要求，模擬控制系統(tǒng)從其控制功能，調(diào)控指標都難以滿足。隨著計算機控制技術的飛躍發(fā)展，在消毒柜的控溫技術方面、用智能儀表、計算機測控系統(tǒng)，乃至集散控制系統(tǒng)取代老的模擬控制系統(tǒng)，用現(xiàn)代的控制方法取代經(jīng)典的調(diào)節(jié)算法已成為必然的發(fā)展趨勢。
1.2 設計任務
隨著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(wèi)生狀況也大為關注。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行高溫滅菌，并用足夠的時間保證殺菌徹底，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,廣泛應用于各種家電產(chǎn)品﹑智能化儀表﹑工業(yè)控制系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)中,在溫度控制領域的應用也十分廣泛.因此,采用單片機實現(xiàn)消毒柜的溫度控制。
1.2.1 本課題所要解決的問題:
用單片機對消毒柜進行溫度控制.
1.2.2 設計要求:
溫度控制系統(tǒng)的輸入部分包括過零檢測電路﹑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(tǒng)輸出部分包括輸出控制電路和顯示電路.
1.2.3 實現(xiàn)功能
根據(jù)實際需要進行溫度參數(shù)的鍵入和修改.
對生產(chǎn)過程的溫度實行實時控制.
根據(jù)參數(shù)的要求對控制對象的溫度進行控制.
將實際溫度進行顯示.
1.3 消毒柜溫度控制系統(tǒng)
消毒柜溫度采用電阻絲加熱升溫,在加熱過程中要求盡量以滿功率加熱。由于氣體的對流，熱氣流向上，冷氣流下沉，所以要調(diào)節(jié)功率的輸出，以達到使溫度保持在規(guī)定范圍內(nèi)的要求。
調(diào)功輸出采用周波過零技術，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；保溫階段功率自動調(diào)整，避免了瞬間大電流沖擊，可延長加熱元件使用壽命。
此系統(tǒng)控制從室溫開始升溫，最終達到預定溫度。通過LED顯示器可顯示設定溫度值。升溫過程中溫度值可顯示。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)領域是必不可少的。為了提高消毒的質(zhì)量，必需對溫度進行嚴格的監(jiān)測和控制。
在本系統(tǒng)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來后經(jīng)過放大器AD590，成為V級電壓信號進入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(qū)。由6位LED分別顯示測出的溫度,在調(diào)節(jié)溫度時，由4個按鍵輸入所需要控制的溫度并顯示，然后由單片機經(jīng)PID運算結果來控制固態(tài)繼電器的通斷，通過改變功率最終達到調(diào)節(jié)溫度的目的。初步實現(xiàn)了人機對話的功能，這也是現(xiàn)代控制追求的一個方面。
采用單片機來對它們進行控制不僅具有控制方便簡單和靈活性大的特點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能大大提高消毒的質(zhì)量。
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