小型恒温箱温度检测控制系统设计.pdf

2012年第4期
工业仪表与自动化装置
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小型恒温箱温度松测控制条统设计
张智军
(广东松山职业技术学院电气エ程系,广东韶关512126)
摘要:该文以AT89S52单片机为控制器核心,采用数字温度传感器和半导体制冷片,采用变速
积分PID算法,使小型恒温系统达到较高的恒温要求。
关键词:单片机;数字温度传感器;温度测量系统;PID算法
中图分类号:TP273文献标志码:A文章编号:1000-0682(2012)04-0093-04
Design of temperature measurement control system of small -sized
tant temperature box
ZHANG Zhijun
Departmen of Electrical Engineeing, Guangdong Songshan Polytechnic College, Guangdong Shaoguan 512126, China
Abstract: Based on the core AT89S52 SCM as controller, the digital temperature sensor and of semi
conductor refrigeration the gearshift interal PID algorithm, make smal constant temperature system to
achieve nigher constant temperature requires
Key words: single-chip microcomputer; digital temperature sensor; temperature measurement sys-
tem: PID arithmetic
0引言
大小整定输出,驱动半导体制冷片进行升温或降温
控制,从而达到恒温箱内温度控制的目的。系统共
温度是生活及生产中最基本的物理量,在家庭、医设计了7个小模块,具体的管脚定义如表1所示。
院等环境下需要恒温储存物品、药品等,在农牧业需要
在一定的温度控制下恫养或培养生物或细胞等。该文
LCD显不
气实时时钟电路
的小型恒温箱就是为满足上述需求而设计的。
PCJ「 E2PROM
报警电路
AT89552 LPC
275(1)
恒温箱
系统总体方案设计
单片机[c下
键盘接口
十TMP275(2)
TMP275(3)
1.1设计要求
电源电路
)在0~45℃范围内可自由设定,自动温度控
TA8429
TEC
制,控制精度为±0.2℃。
图1恒温箱温度控制系统结构图
2)温度按预定的规律变化,具有良好的稳定
表1恒温箱温度控制系统中AT89S52的引脚配置
性,波动范围小。
3)具有温度显示和存储功能。
引脚
控制对象
说明
4)具有超温报警、参数设定等功能。
P1.0,P1.1温度传感器P1.0接アC总线的时
MP275
1.2控制系统组成
钟信号线
P1.1接C总线的数
根据系统的设计要求,设计的恒温箱温度控制
据信号线
系统组成如图1所示。主机采用A189S52单片机,
P1.6.P1
半导体制冷片PI.6P.7控制半导体制
系统通过TMP275检测恒温箱内温度及环境温度,
冷片进行升/降温控制
P1.2接时钟信号线
通过PC总线传输给单片机,与设定值进行比较,单
P1.2,P1.3,P1.4实时时钟
DS1302
P1.3接数据信号线
片机对数据进行处理、显示及储存,根据偏差信号的
P1.4接数据读取允
许线
收稿日期:2012-04-16
液晶显示模PO口接LCDl1602的8
P2.5,P2.6,P2.7块LCD1602条数据线
作者简介:张智军(1978),男(蒙古族),内蒙古赤峰人,硕土,电
P2.5,P2.6,P2.7接
气工程讲师,主要从事自动化技术方面的教学与科研。
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工业仪表与自动化装置
2012年第4期
续表
2硬件电路设计
引脚
控制对象
说明
P.0,P2.1,m2.2,功能按键分别为功能键,温度2.1温度检测电路
P2,3
增、减键,功能确定
系统采用T公司于2006年推出的一款低功耗
报警电路P2.4驱动绿色发光
数字输出温度传感器TMP275,该器件可直接输出
二极管,工作正常
指示
9~12位的数字信号,通过C总线接口传输给单
TMP275的 ALERT
片机进行信号处理,50uA功耗,在-20~+100℃
脚驱动红色发光二极范围内精确度为±0.5℃。图2为系统温度传感
管和蜂鸣器
器电路图,其中TMP275(1)、(2)为恒温箱内温度检
P1.0.P1.1
存储器扩展与TMP275共享PC
总线
测传感器,TMP75(3)为环境温度监测传感器。
Rin R2
0.1uF
R4
10k2中10ks2中10k.2GND
10 kq2
SDA V
SDA V+
SDA V
SCL (1) A0
SCL (2) A0
报警电路&
ALERT Al
ALERT A
ALERT Al
GND
GND A2
GND
GND数据线 SDA GND GND
GND
GND
GN
P1.0
时钟线 SDA Po总线
图2温度传感器TMP275电路图
在挖制系统中通过TMP275的配置寄存器的分(IN)和P1.7(IN2)的高低电平就可以控制TA8429
辨率配置位将温度传感器的转换分辨率设定为的输出电流的方向,从而实现恒温箱制冷或制热的
0.125,转换时间为110ms。TMP75的数据线SDA控制。通过PID算法在P1.6(或P1.7)得到脉冲宽
和时钟线SCL兼容PC协议,检测所得温度值与单度调制(PWM)信号的占空比P,从而调节制冷片的
片机A189S52的Pl.1和P.0进行通信,通过引脚制冷(或制热)功率,实现温度控制。
A。、A1、A2所接电平(接地或高电平)不同可区分不
12V
同的TMP75,其定义格式为“1001A2A1AoRW”
121110
写存储器时RW=0,则此时的3个TMP275器件地
ST Vec Vs
址分别为90H,91H,92H。
P1.6
OUTI
当测量温度超过系统设定的最高温度或低于最低
TA8429
TEC
温度时,引脚 ALERIN通过配置寄存器输出高电平,驱
IN2
OUT2
动声光报警电路,提醒用户当前工作温度不正常。
6
2.2温度控制驱动电路
GND
系统的温控器件采用半导体制冷器TEC,其体
图3TEC的功率驱动电路
积小,