消毒柜单片机温度控制

消毒柜单片机温度控制

    课题研究的是以八位的单片机89c52为核心的控制系统，用来控制消毒柜的消毒温度。温范围为0-1250C，精度达±0.50。以89c52单片机为核心控制部件,对被控对象的温度实时控制。详细介绍了该系统的软件实施手段并简要叙述了系统硬件特点。该系统利用89c52单片机实现温度自动检测和自动调节的一种智能装置。该装置主要特点在于:温度设置由硬件实现,由按键开关读入,不需要掉电保护;温度的自动控制采用PID,对开关量进行控制。在日常使用的电加热系统中，负载输出方式主要有：调压式（变导式）周期过零式（占空比控制）。但调压式控制功率因数低，对电网产生高次谐谐波污染，占空比控制方式使局部电路瞬间电流过大造成供电设备的加速老化，为克服以上缺点，采用周波过零式（变周期式）控制。变周期控制关键是将控制量转化成导通的周波数，周波数的获得是利用控制量与导通波数成正比例的关系，运用两种不同的算法取得的。再通过周波过零脉冲信号送入，单片机AT89C52产生外部中断完成辨相，计数，认项，驱动输出控制。最后对系统采用的抗干扰措施做了简单介绍。设计表明,该温度控制器的硬件设计简单,成本低,功耗小,体积小,控温效果较好,具有一定的实用价值。

关键词：   单片机  温度控制   PID控制   AT89C52  变周期控制
1  绪论
1.1  设计背景
 生产过程自动化是提高社会生产力的有力工具之一，它在确保生产正常运行下，对提高产品质量，降低能耗，降低生产成本，改善劳动条件，减轻劳动强度方面等方面具有巨大的作用。自20世纪30年代以来随着自动控制理论的不断发展，以及单片机的出现，自动化技术已取得惊人的成就，在工业生产和科学发展中起到关键的作用。当前，自动化装置已成为大型设备中不可分割的重要组成部分。可以说，如果不配置合适的自动控制系统，大型生产过程是根本无法运行的。实际上，生产过程自动化的程度已成为衡量工业企业现代化水平的一个重要标志。
 在工业生产中,单片机已经进入各个领域，而在人们的日常生活中单片机的身影也是无处不在。全自动洗衣机、空调、洗碗机、消毒柜等，在这些全自动小家电中，凡涉及到智能控制的方面，大多数都运用单片机进行控制。而温度是一个重要的过程参量，人们常常需要对温度进行监测和控制。
 由于常规模拟仪表、可控硅的制造技术日臻完善，故由它们组建成的PID自动控温系统基本上已能稳定可靠地运行，控制精度一般说可达±（5~10）℃。面对某些复杂的生产、科研工艺要求，以及随着生产技术的发展，集中控制、管理日益成为迫切要求，模拟控制系统从其控制功能，调控指标都难以满足。随着计算机控制技术的飞跃发展，在消毒柜的控温技术方面、用智能仪表、计算机测控系统，乃至集散控制系统取代老的模拟控制系统，用现代的控制方法取代经典的调节算法已成为必然的发展趋势。
1.2  设计任务
 随着人们生活水平的提高，人们的生活质量大幅度的提高，对餐具的卫生状况也大为关注。所以智能消毒柜也慢慢走入人们的家庭。消毒柜要对被消毒的物品进行高温灭菌，并用足够的时间保证杀菌彻底，所以对温度的控制要求也相当严格。
 单片机以其体积小﹑性能价格比高﹑指令丰富﹑提供多种外围接口部件﹑控制灵活等优点,广泛应用于各种家电产品﹑智能化仪表﹑工业控制系统和过程控制系统中,在温度控制领域的应用也十分广泛.因此,采用单片机实现消毒柜的温度控制。
1.2.1 本课题所要解决的问题:
 用单片机对消毒柜进行温度控制.
1.2.2 设计要求:
温度控制系统的输入部分包括过零检测电路﹑温度检测电路﹑按键输入电路﹑输入检测电路等.
温度控制器采用单片机.
温度控制系统输出部分包括输出控制电路和显示电路.
1.2.3 实现功能
根据实际需要进行温度参数的键入和修改.
对生产过程的温度实行实时控制.
根据参数的要求对控制对象的温度进行控制.
将实际温度进行显示.
1.3  消毒柜温度控制系统
 消毒柜温度采用电阻丝加热升温,在加热过程中要求尽量以满功率加热。由于气体的对流，热气流向上，冷气流下沉，所以要调节功率的输出，以达到使温度保持在规定范围内的要求。
 调功输出采用周波过零技术，消除电网污染。负载加热，升温阶段可采用全功率和半功率；保温阶段功率自动调整，避免了瞬间大电流冲击，可延长加热元件使用寿命。
 此系统控制从室温开始升温，最终达到预定温度。通过LED显示器可显示设定温度值。升温过程中温度值可显示。达到设定温度值后，显示温度值保持不变。
 1.4  硬件设计基本思路
消毒设备在人民日常生活中有着广泛的应用，小功率的电阻式加热消毒设备对于食品、药物和商品检验等各种生产领域是必不可少的。为了提高消毒的质量，必需对温度进行严格的监测和控制。
 在本系统中采用8位的89C52作为控制核心，当传感器热电偶将温度信号采集进来后经过放大器AD590，成为V级电压信号进入MAX167转换结束后，89C52读取转换结果，将结果滤波查表后送入显示区。由6位LED分别显示测出的温度,在调节温度时，由4个按键输入所需要控制的温度并显示，然后由单片机经PID运算结果来控制固态继电器的通断，通过改变功率最终达到调节温度的目的。初步实现了人机对话的功能，这也是现代控制追求的一个方面。
 采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便简单和灵活性大的特点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能大大提高消毒的质量。

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