隨著社會的快速發展，科技的加速進步，測溫儀器在各個領域套用越來越廣泛，自動化和智慧型化已經成為現代的溫度控制系統的主流發展方向。因為各行各業對於溫度控制有著越來越高的要求，所以對溫度的控制和測量就顯得較為重要。溫度控制器的使用範圍越來越廣泛，各種能夠套用於不同領域的智慧型自動溫度控制器隨著產生。自動溫度控制系統主要完成數據採集，溫度定時的顯示，溫度控制，溫度定時的設定以及報警等功能。
基本介紹
- 中文名：自動溫度控制
- 外文名：automatic temperature control
- 分類：計算機 自動化
- 硬體電路：單片機 溫度採集等功能電路
- 功能：自動完成對溫度的控制和測量
- 核心：單片機
簡介,功能,原理,總體架構,系統設計,單片機,數字溫度感測器,液晶顯示器,軟體,硬體電路設計,主控單元,溫度採集,
簡介
隨著社會的快速發展，科技的加速進步，測溫儀器在各個領域套用越來越廣泛，自動化和智慧型化已經成為現代的溫度控制系統的主流發展方向。因為各行各業對於溫度控制有著越來越高的要求，所以對溫度的控制和測量就顯得較為重要。溫度控制器的使用範圍越來越廣泛，各種能夠套用於不同領域的智慧型自動溫度控制器隨著產生。
不僅在日常的生產和生活中廣泛套用到溫度控制，現在的很多電子產品單片機中也用到了溫度控制和溫度檢測，這就使單片機溫度控制系統越來越廣泛套用於電子產品之中。
功能
自動溫度控制系統主要完成數據採集，溫度定時的顯示，溫度控制，溫度定時的設定以及報警等功能。
原理
核心控制器由單片機完成，採用數字 PID 控制算法進行過程控制。加熱器件選用熱慣性小，溫度控制精度高，速度快的電熱膜由單片機輸出通斷率控制信號進行控制。
工作原理如下：溫度檢測電路將當前環境濕度信號通過A/D轉換後，送到處理器中，然後處理器通過軟體的運行，將當前溫度信號通過LED顯示出來（顯示溫度值），並且處理器通過程式的運行，判斷當前溫度是否在預先設定的範圍之內。假設不是，系統就會自動進行溫度的調節：當溫度檢測電路檢測到當前環境溫度高於設定值的上限的時候，微處理器將輸出低電平，開始排風散熱降溫；當溫度檢測電路檢測到當前環境溫度低於溫度設定下限時，輸出低電平，使蒸汽機控制電路工作，開始加熱增加溫度。
總體架構
1、溫度檢測電路。用於檢測溫度。
2、微控制器。可以採用某種單片機，作為主控制器。
3、電源穩壓電路。用於對輸入的200V交流電壓進行變壓、整流。
4、鍵盤輸入電路。用於設定初始值等。
5、LED顯示電路。用於顯示溫度。
6、功率驅動電路（溫度調節電路）。
系統設計
自動溫度控制系統由主控制器、測溫電路、顯示電路和鍵盤電路組成。系統主控制器採用單片機 AT89S51，溫度感測器為 DS18B20，用 LCD 128X64 液晶顯示屏實時顯示當前溫度及控制溫度。鍵盤電路採用 3*4 矩陣鍵盤來設定需要溫度。
單片機
系統選擇 AT89S51 單片機，其特性如下：
1、4KB 可程式程式存儲器，128B 內部數據存儲器，32 條雙向輸入輸出線，1000次以上的循環寫；
2、有 ISP 線上編程功能，在改寫單片機存儲器內的程式不需要把晶片從工作環境中剝離。速度更快、穩定性更好，燒寫電壓也僅僅需要 4-5V 即可；
3、內部集成計時器，不再需要外接計時器單元電路；
4、電源範圍寬達 4-5.5V，其工作性能更為穩定。
數字溫度感測器
DS18B20是美國DALLAS 公司推出的一種改進型智慧型數字溫度感測器。其主要特點如下：
1、適應電壓範圍較寬，3.0-5.5V，兩種供電方式，寄生電源方式下由數據線供給；
2、單匯流排數據通信方式，多個 DS18B20 可以並聯到 3 根或 2 根線上，通過一根連線埠線與 CPU 通信；
3、溫度測量範圍為-55℃~+125℃，可程式為 9～12 位的 A/D 轉換精度。
液晶顯示器
JDL12864 主要由行/列驅動器及128*64的全點陣液晶顯示器組成，可以顯示8*4個（16*16點陣）漢字。其主要特點如下：
1、電源：VDD，+5V。模組內自帶-10V 負壓，用於作 LCD 的驅動電壓；
2、內置漢字字型檔，提供 8192 個 16×16 點陣漢字（簡繁體可選），128 個 16×8 點陣字元；
3、與 CPU 接口採用 8 位數據匯流排並行輸入輸出和 8 條控制線；
4、工作溫度為-10℃~+50℃。存儲溫度為-20℃~+70℃。
軟體
DS18B20 的單匯流排工作協定流程是：初始化→ROM 操作指令→存儲器操作指令→數據傳輸。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序。
硬體電路設計
硬體系統主要由 AT89S52 單片機、溫度採集等功能電路組成。
主控單元
AT89S52 單片機為主控制單元。AT89S52 單片機首先根據爐溫的給定值和測量值計算出溫度偏差，然後進行 PID 控制並計算出相應的控制數據輸出。最後將輸出的控制數據送往光電耦合隔離器的輸入端，利用 PWM 脈衝調製技術調整占空比，達到使爐溫控制在某一設定溫度。AT89S52 單片機還負責按鍵處理、溫度顯示以及與上位機進行通信等工作。4位高亮度LED 用於顯示設定溫度或實測溫度。
溫度採集
溫度採集電路主要由鉑銠-鉑熱電偶LB-3構成。LB-3熱電偶可以在1300℃高溫下長時間工作，滿足常規處理工藝要求。測溫時，熱電阻輸出mV熱電勢，必須經過變送器變換成 0-5V 的標準信號。系統選用 DWB 型溫度變送器，並將其直接安裝在熱電偶的接線盒內，構成一體化的溫度變送器，不僅可以節省補償導線，而且可以減少溫度信號在傳遞過程中產生的失真和干擾。
電阻爐爐溫信號是一種變換緩慢的信號。這種信號在進行 A/D 轉換時，對轉換速度要求不高。因此為了減低成本以及方便選材，可以選用廉價的、常用的 A/D 晶片 ADC0808，ADC0808 是一種逐次逼近式 8 路模擬輸入、8 為數字輸出地 A/D 轉換器件，轉換時間為 100us，完全滿足系統設計的要求。經過 ADC0808 轉換所得到的實測爐溫數據直接送入 AT89S52 單片機中進行數據處理。
