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    随着人民生活水平的提高,人民更加需要用冷库来保存食品,针对这种实际情况,设计一个冷库温度控制系统,具有广泛的应用前景与实际意义。
    二十一世纪是科技高速发展的信息时代,电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛,伴随着科学技术和生产的不断发展,需要对各种参数进行温度测量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多,与之相对应的,温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语,同时它们在各行各业中也发挥着重要的作用。如在日趋发达的工业之中,利用测量与控制温度来保证生产的正常运行。
    本文设计了一种简单的、运行可靠且成本较低的温度控制系统,采用DS18B20数字传感器和STC89S52单片机来检测并控制温度,具有现实温度、报警等功能。
    1. 冷库温度控制系统总体方案设计
    1.1 系统分析
    本设计以STC89S52单片机为核心,温度传感器DS18B20检测范围-55℃到125℃,把所测得的温度发送到STC89S52单片机上,经过单片机处理,将把温度在显示电路上实时显示,本系统显示器为1602液晶模块。本系统除了显示温度以外还可以设置一个温度值,对所测温度进行监控,当温度高于或低于设定温度时,开始启动相应设备,快速调节仓库温度的变化,达到恒温的目的,使整个控制系统得以稳定的运行,进而实现智能控制[2]。
    1.2 方案论证
    1.2.1 控制器方案选择和论证
    方案1:采用FPGA可编程逻辑器件,可以不被标准系列器件在逻辑功能上所限制,而且修改逻辑可在系统设计和使用过程的任一阶段中进行,并且只须通过对所用的FPGA器件进行重新编程即可完成,给系统设计提供了很大的灵活性。由于FPGA器件集成度非常高,在使用时电路布线简单[3]。此外,由于现在科技的发展,开发工具比较先进,在逻辑修改的过程中就显得比较容易。所以,使用FPGA器件可以缩短系统设计周期,在产品竞争方面有一定的优势。
    方案2:采用PLC可编程逻辑器件,以PLC做控制系统,信号处理时间短、速度快、实时性强。所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离,使工业现场的外电路与控制器内部电路之间电气上隔离;具有良好的自诊断功能,一旦电源或其他软,硬件发生异常情况,CPU立即采取有效措施,以防止故障扩大;具有较高的稳定性。
    方案3:采用STC公司的STC89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器,价格便宜,性价比高,而且完全兼容传统的8051单片机的指令代码,相对比较熟悉,用起来比较方便。
    比较以上三种方案,方案3的设计考虑到实用性及性价比, 所采用的芯片和器件均为通用器件, 因而整个系统的造价不高, 并且有较强的应用价值和良好的发展前景,因此采用方案3。
    1.2.2 测温元件的选择
    方案1:采用模拟集成温度传感器,集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器,它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成信号输出和温度测量等功能。 图1是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路,因为流过AD590的电流与热力学温度成正比,当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1kΩ时,输出电压V随温度的变化为1mV/K。但由于在测量的过程中AD590的增益和电阻有误差,因此应对电路进行调整。
    AD590把被测温度转换为电流再通过放大器和A/D转换器,输出数字量送给单片机进行温度控制。
    图1 AD590测温电路
    方案2:采用DS18B20数字式温度传感器, DS18B20是一种数字温度传感器,它具有功耗低、抗干扰能力强、微型化等优点,在温度测控系统中具有很强的实用性,能够直接将温度信号转换成数字信号,并传给单片机进行处理。它还有一个优点是一个总线上能够接多个传感器芯片,它具有三引脚TO-92小体积封装形式,温度测量范围-55℃~+125℃,可编程为9~12位A/D转换精度,被测温度用串行输出,工作电源既可以用寄生电源方式输出,也可以在远端引入。多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上,CPU仅仅用一根端口线便可与多个DS18B20通信,因此所占用的微处理器端口就比较少,可以节省很多逻辑电路和引线。从而可以看出DS18B20非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。
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