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MCU/控制技术

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基于单片机的恒温箱温控系统设计

导读: 本设计的主要原理是,单片机实时地将温度传感器所采集的温度值与所设定的恒温值进行比较和处理。从而监控并保持样品容器箱的温度值。

  一、系统方案设计

  本系统是基于经典C51系列单片机的应用开发,集环境温度的信号采集、数据的处理及温度的保持控制等等为一体的数字控制系统。同时,该系统设计有友好的人机交互界面以及简易的设置按键。

  系统由如下功能模块组成:MCU模块,显示模块。电源模块,按键设置模块,温度采集模块。

  冷却模块以及加热模块。系统方案框图如图1所示。

 

图1 系统方案框

  二、元器件选择

  本设计的MCU采用sTC89C52单片机;考虑到节省器件使用的需要。温度传感器则采用单总线制的数字温度传感器DSl8820,无需接A,D转换器,采样值可直接送单片机处理,简易方便;系统采用普通单刀继电器HK4100F作为控制开关;两个水泥电阻(10W,10Ω)串联作为加热器件,低压(最高24V)供电,安全可靠;以5V直流供电小型风扇达到降温或使容器受热均匀的目的;采用普通的按键开关,实现恒温温度的可调设置功能;三位一体的数码管实时显示当前容器的温度值,简易低廉,实现了人机交互界面之目标。

  三、硬件电路设计

  依据系统方案,概述主要模块接口电路;1、电源模块。12~24V交流输入,输入的交流电压为水泥电阻的发出热量提供电能;输入交流电压经整流滤波,接入稳压芯片7805转变为5V直流电压(VCC)以供给MCU及其外设系统使用。

  2、显示模块。共阳数码管,段选接MCU I/013的P1组管脚。以9012三极管作为数码管位选开关,位选分别由P2‘5、P2’6、P2“7等管脚控制,三位数码管显示当前温度(采样温度)值,其中有一个为小数位。其余两个分别为十位和各位。

  3、加热模块。主要根据设定恒温值与采样温度值的比较结果进行工作。即,采样温度值大于设定值时。继电器闭合并接通水泥电阻加热,否则断开。

  图2中,JDl、JD2分别接串联水泥电阻及交流电源的一端,该继电器由单片机的P2‘4管脚控制。

 

图2 电路原理图

  4、按键设置模块。为了节省材料和硬件资源,系统设计了三个按键,设置恒温值时,一个用于递增输入;另一个用于递减输入;第三个预留。三个按键的一端接地。另一端分别接MCU的P2’1、P2‘3、P2”2管脚。

  5、冷却模块。安装小型风扇,以5V直流电压供电,以继电器控制风扇的工作状态,以实现智能化控制。主要根据设定恒温值与采样温度值的比较结果进行工作。即当采样温度值大于设定值时,继电器闭合并启动风扇冷却。否则断开。该继电器由单片机的P2“3管脚控制。

 

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