一種開關(guān)量控制的水浴恒溫控制器設(shè)計
加入技術(shù)交流群
2.5 溫度曲線顯示模塊
溫度曲線顯示模塊是本控制器編程的難點之一。本文選擇的液晶屏點數(shù)為128×160，真正顯示曲線部分如圖6所示。由圖6可知，可顯示的橫坐標(biāo)點共121個點。若在while循環(huán)中，每次循環(huán)都在液晶屏上顯示一個點，則121個橫坐標(biāo)表示的點只能覆蓋很短的時間。若能實現(xiàn)每隔1 s讀取一次溫度值，則整個屏幕可以覆蓋2 min內(nèi)的數(shù)據(jù)，也就是說足可以顯示2 min內(nèi)的溫度變化的趨勢。本文實現(xiàn)的方法如下：
cur_sec=date_r[0]； //讀出當(dāng)前的秒數(shù)，為BCD碼
if （cur_sec!=last_sec）
//當(dāng)前的秒數(shù)與上一次不相等，則過了1 s了
{
……//此部分代碼1 s執(zhí)行一次
last_sec=cur_sec；
count++；//用于控制斷續(xù)加熱
}本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/159976.htm
畫點函數(shù)與畫直線函數(shù)原型為：
void LCD_draw_point（uchar x，uchar y，uint color）；
//畫點函數(shù)
void LCD_draw_line（uchar xStart，uchar yStart，uchar xEnd，uchar yEnd， uint color）//畫直線函數(shù)
在曲線顯示時，希望溫度曲線始終在屏幕的中間部分顯示，以全面反映溫度的上下波動。而且畫直線時，需要知道上一個溫度點的縱坐標(biāo)和當(dāng)前溫度點的縱坐標(biāo)。本系統(tǒng)中，曲線顯示部分中間那條標(biāo)尺縱坐標(biāo)為115，于是計算當(dāng)前溫度點的縱坐標(biāo)和上一次溫度點的縱坐標(biāo)方法為：
a=115+（TargetTemSet-Temperature）；
//溫度變化后的Y坐標(biāo)
b=115+（TargetTemSet-Temperature_last）；
//溫度變化前的Y坐標(biāo)
其中，TargetTemSet為當(dāng)前設(shè)定的溫度值，Temperature為當(dāng)前檢測到的溫度值，Temperature_last為上一秒檢測到的溫度值。假設(shè)設(shè)定溫度TargetTemSet=200（即20.0℃），上一次溫度Temperature_last=200，當(dāng)前溫度為Temperature=210，則變化后的溫度點縱坐標(biāo)a=105，溫度變化前的溫度點縱坐標(biāo)b=115。由此可以畫一條豎線，就可以達到設(shè)計要求。在使用畫直線函數(shù)前，還需要將a、b限幅，即{a，b}?奐[75，155]。
在本設(shè)計中，共畫出了9條標(biāo)尺，每個標(biāo)尺間距為10個像素點，代表溫度相差1℃。
2.6 溫度調(diào)節(jié)模塊
本控制器要求實現(xiàn)溫度值與設(shè)定值相差大于3℃時，連續(xù)加熱；小于3℃時，斷續(xù)加熱；大于設(shè)定值時，斷開繼電器；斷續(xù)加熱時，繼電器交替通斷。關(guān)鍵代碼如下：
if（Temperature（TargetTemSet-30））
//溫度較低，直接加熱
{
if （Temperature!=0） RELAY=RelayOn；
}
else if（TemperatureTargetTemSet）
//溫度接近設(shè)定溫度，斷續(xù)加熱
{
if （count>= TargetTimeInterval）
//讀出秒數(shù)，需加熱時，加熱幾秒，停幾秒
{ count=0； RELAY=!RELAY；}
}
else RELAY=RelayOff；//大于設(shè)定值， 斷電
3 恒溫實驗效果
針對本設(shè)計進行相關(guān)的實驗，實驗原理圖如圖10所示。實驗中，設(shè)定了3個溫度檔次，即30 ℃、35 ℃、40 ℃分時進行。
當(dāng)設(shè)定為30℃時，通過實驗發(fā)現(xiàn)加熱過程溫度過沖為0.3℃，恒溫過程波動為±0.1℃，控制過程運行良好。
當(dāng)溫度設(shè)定為35℃時，發(fā)現(xiàn)過沖比較大，說明傳感器與加熱體相隔距離太遠，不合理，需要重新調(diào)整。但恒溫過程比較滿意。
于是調(diào)整傳感器與加熱體的距離（減?。?，使之更加合理。設(shè)定為40℃時，水槽水溫上升曲線可知基本上無過沖，恒溫效果比較滿意。在恒溫過程中將時間清零了一次，所以運行時間比加溫時間小。
實驗中發(fā)現(xiàn)：溫度是否恒定、過沖是否小與許多因素有關(guān)，如：加熱體和傳感器之間的距離、水槽是否密封、水槽材質(zhì)散熱性等。當(dāng)溫度設(shè)定較高時，水槽周邊散熱較大，同一水槽中，不同位置水的溫度不同，水槽中的水溫呈一定的梯度分布。要提高恒溫效果，除了從控制器本身入手外，還可以進行如下方面的考慮：
?。?）保持加熱體與傳感器之間處于合適的距離。
?。?）有條件的話，在加熱體附近增加一個小的螺旋槳，使水在水槽內(nèi)溫度更加均勻。
（3）保持水槽密封，根據(jù)水槽裝水的多少，選擇合適功率的加熱體。
（4）增大加熱體加熱面積，使水槽整體升溫，減小局部溫度過高的可能。
本文設(shè)計了一種水浴恒溫控制器，介紹了其硬件與軟件設(shè)計過程，并進行了相關(guān)實驗，結(jié)果表明其升溫與恒溫效果均比較滿意。本設(shè)計的一大亮點在于通過TFT液晶屏實時顯示了當(dāng)前溫度值、設(shè)定值、當(dāng)前運時間等，還能通過彩色曲線顯示2 min內(nèi)溫度變化趨勢。文中提出的實時時鐘編程思想，可在高速微處理器上實現(xiàn)長時間定時，對其他大慣性控制系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的借鑒意義。
參考文獻
[1] 賀艷秋，黃大貴.電阻爐FuZZy_PID溫度控制系統(tǒng)[J]. 橡膠工業(yè)，2006（53）：109-109.
[2] 宏晶公司.單片機器件手則：STC89C51RC-RD+GUIDE-CHINESE.2006：42-43.
[3] 杜克銘，姚燕，李景涌.基于STC89C52的多路溫度傳感器標(biāo)定系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2009（4）：152-155.
[4] 王節(jié)旺.一種基于STC89C52RC單片機的計時系統(tǒng)的設(shè)計方案[J].微型機與應(yīng)用，2011（6）：28-30.
評論