基于模糊控制的温控仪设计

2016-05-17桂林长龙机械有限公司

电子世界 2016年8期

桂林长龙机械有限公司杜斌

基于模糊控制的温控仪设计

桂林长龙机械有限公司杜斌

【摘要】该系统采用了89S52实现对水温的控制，温度信号由DS18B20温度传感器来测定。通过用脉宽调制算法来实现双向可控硅对热得快功率的调节控制，通过继电器控制水循环冷凝对水冷却进行粗调、控制制冷片和风扇对水冷却进行细调。同时具有中文液晶时时显示和串口键盘进行温度值的设定。本系统设计采用了模块化设计方法，提高调试效率。

【关键词】模糊控制；可控硅；单片机；DS18B20；继电器

1　引言

本温控仪设计采用AT89S52单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。当温度低于预设温度值时系统启动加热装置，当温度高于预设温度时启动冷却装置。

2　方案设计

本系统设计制作一个基于模糊控制的温控仪，对象是水温，加热装置就是市场上常见的热得快，冷却装置是小风扇。温度低于设定下限温度时，自动启动加热继电器加温，使温度上升，当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，自动启动风扇降温，使温度下降，当温度下降到上限温度以下时，停止降温。液晶屏显示温度。

2.1总体方案设计

采用单片机AT89S52为核心。采用单总线温度传感器DS18B20采集温度变化信号，省去了A/D采样芯片，直接通过DS18B20的时序读取温度。总体电路设计框图如图1所示。

图1　总体电路设计框图

2.2各部分电路方案设计

（1）显示部分

采用LCD液晶屏进行显示。LCD液晶显示器是一种低压、微功耗的显示器件，只要2～3V就可以工作，工作电流仅为几微安，是任何显示器无法比拟的，同时可以显示大量信息，除数字外，还可以显示文字、曲线，比传统的数码LED显示器显示的界面有了质的提高,可操作性强，也易于读数，采用RT1602两行十六个字符的显示，能同时显示时间、温度。

（2）水温控制部分

采用PID模糊算法，通过控制继电器和可控硅实现精确的水温控制，能够有效的解决超越设定温度的特性。

（3）测温操作

采用单总线温度传感器DS18B20。DS18B20采用单总线电路设计，微处理器只需利用一个I/O口对它进行命令的控制以及数据的读写，省去了A/D转换芯片，大大节约了成本。DS18B20的测温原理如图2所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。