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消毒柜單片機(jī)溫度控制
課題研究的是以八位的單片機(jī)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(dá)±0.50。以89c52單片機(jī)為核心控制部件,對(duì)被控對(duì)象的溫度實(shí)時(shí)控制。詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的軟件實(shí)施手段并簡(jiǎn)要敘述了系統(tǒng)硬件特點(diǎn)。該系統(tǒng)利用89c52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)的一種智能裝置。該裝置主要特點(diǎn)在于:溫度設(shè)置由硬件實(shí)現(xiàn),由按鍵開關(guān)讀入,不需要掉電保護(hù);溫度的自動(dòng)控制采用PID,對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制。在日常使用的電加熱系統(tǒng)中,負(fù)載輸出方式主要有:調(diào)壓式(變導(dǎo)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(duì)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(shè)備的加速老化,為克服以上缺點(diǎn),采用周波過零式(變周期式)控制。變周期控制關(guān)鍵是將控制量轉(zhuǎn)化成導(dǎo)通的周波數(shù),周波數(shù)的獲得是利用控制量與導(dǎo)通波數(shù)成正比例的關(guān)系,運(yùn)用兩種不同的算法取得的。再通過周波過零脈沖信號(hào)送入,單片機(jī)AT89C52產(chǎn)生外部中斷完成辨相,計(jì)數(shù),認(rèn)項(xiàng),驅(qū)動(dòng)輸出控制。最后對(duì)系統(tǒng)采用的抗干擾措施做了簡(jiǎn)單介紹。設(shè)計(jì)表明,該溫度控制器的硬件設(shè)計(jì)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(jī) 溫度控制 PID控制 AT89C52 變周期控制
1 緒論
1.1 設(shè)計(jì)背景
生產(chǎn)過程自動(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(yùn)行下,對(duì)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(qiáng)度方面等方面具有巨大的作用。自20世紀(jì)30年代以來隨著自動(dòng)控制理論的不斷發(fā)展,以及單片機(jī)的出現(xiàn),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(dāng)前,自動(dòng)化裝置已成為大型設(shè)備中不可分割的重要組成部分。可以說,如果不配置合適的自動(dòng)控制系統(tǒng),大型生產(chǎn)過程是根本無法運(yùn)行的。實(shí)際上,生產(chǎn)過程自動(dòng)化的程度已成為衡量工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。
在工業(yè)生產(chǎn)中,單片機(jī)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(jī)的身影也是無處不在。全自動(dòng)洗衣機(jī)、空調(diào)、洗碗機(jī)、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(shù)都運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行控制。而溫度是一個(gè)重要的過程參量,人們常常需要對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。
由于常規(guī)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(tǒng)基本上已能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行,控制精度一般說可達(dá)±(5~10)℃。面對(duì)某些復(fù)雜的生產(chǎn)、科研工藝要求,以及隨著生產(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(tǒng)從其控制功能,調(diào)控指標(biāo)都難以滿足。隨著計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)測(cè)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(shì)。
1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)
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(duì)餐具的衛(wèi)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(duì)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(duì)溫度的控制要求也相當(dāng)嚴(yán)格。
單片機(jī)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(yīng)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(lǐng)域的應(yīng)用也十分廣泛.因此,采用單片機(jī)實(shí)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(jī)對(duì)消毒柜進(jìn)行溫度控制.
1.2.2 設(shè)計(jì)要求:
溫度控制系統(tǒng)的輸入部分包括過零檢測(cè)電路﹑溫度檢測(cè)電路﹑按鍵輸入電路﹑輸入檢測(cè)電路等.
溫度控制器采用單片機(jī).
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(shí)現(xiàn)功能
根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行溫度參數(shù)的鍵入和修改.
對(duì)生產(chǎn)過程的溫度實(shí)行實(shí)時(shí)控制.
根據(jù)參數(shù)的要求對(duì)控制對(duì)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(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(duì)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(dá)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(shù),消除電網(wǎng)污染。負(fù)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(diào)整,避免了瞬間大電流沖擊,可延長(zhǎng)加熱元件使用壽命。
此系統(tǒng)控制從室溫開始升溫,最終達(dá)到預(yù)定溫度。通過LED顯示器可顯示設(shè)定溫度值。升溫過程中溫度值可顯示。達(dá)到設(shè)定溫度值后,顯示溫度值保持不變。
1.4 硬件設(shè)計(jì)基本思路
消毒設(shè)備在人民日常生活中有著廣泛的應(yīng)用,小功率的電阻式加熱消毒設(shè)備對(duì)于食品、藥物和商品檢驗(yàn)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(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和控制。
在本系統(tǒng)中采用8位的89C52作為控制核心,當(dāng)傳感器熱電偶將溫度信號(hào)采集進(jìn)來后經(jīng)過放大器AD590,成為V級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)入MAX167轉(zhuǎn)換結(jié)束后,89C52讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果,將結(jié)果濾波查表后送入顯示區(qū)。由6位LED分別顯示測(cè)出的溫度,在調(diào)節(jié)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(jī)經(jīng)PID運(yùn)算結(jié)果來控制固態(tài)繼電器的通斷,通過改變功率最終達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。初步實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話的功能,這也是現(xiàn)代控制追求的一個(gè)方面。
采用單片機(jī)來對(duì)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(biāo),從而能大大提高消毒的質(zhì)量。
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