在高度自動(dòng)化的時(shí)代，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度系統(tǒng)得到了廣泛的 應(yīng)用。電阻爐可以適用于家電、食品、汽車、材料以及電力電 子等行業(yè)。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，溫度測量控制技術(shù)的重要性 也更加明顯。在使用電阻爐生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中，準(zhǔn)確地測量和 控制溫度能夠提高生產(chǎn)效率、節(jié)約資源，并且極大地影響了產(chǎn) 品的質(zhì)量。因此，精度、穩(wěn)定且可靠地控制電阻爐的溫度是 非常有必要的。以前人們只能夠應(yīng)用模擬調(diào)節(jié)器去控制溫度， 但是用該方法控制溫度會(huì)出現(xiàn)延時(shí)大、系統(tǒng)震蕩的問題。現(xiàn)如 今，利用單片機(jī)可以很方便地解決該問題，同時(shí)單片機(jī)還具有 智能化和自動(dòng)化程度高、編程靈活以及擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。 因此，該文設(shè)計(jì)了 1 個(gè)自動(dòng)化溫度控制設(shè)備，它是以單 片機(jī) AT89C51 為中心，通過傳感器來檢測溫度。利用 PID 控 制、PWM 脈沖調(diào)制反饋系統(tǒng)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)高精度、及時(shí)的溫度 控制。同時(shí)，設(shè)計(jì)的溫度報(bào)警電路能夠及時(shí)監(jiān)測工廠電阻爐的 運(yùn)行狀況，最大限度地消除安全隱患。

 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

該設(shè)計(jì)的核心處理器為 AT89C51，其他組成部分有溫度 傳感器模塊、溫度控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、溫度顯示模塊以 及鍵盤調(diào)節(jié)模塊。該設(shè)計(jì)的核心部件為中央處理器，主要負(fù)責(zé) 處理數(shù)據(jù)、控制溫度控制模塊、控制顯示模塊和控制報(bào)警模塊 等。中央處理器有很多選擇，經(jīng)過比較，該文的設(shè)計(jì)方案采用 AT89C51 單片機(jī)作為中央處理器。

復(fù)位電路設(shè)計(jì)

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障處于死鎖狀態(tài)時(shí)，可以按下按鍵，從而重 新啟動(dòng)電路。

1. 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路晶振頻率的大小會(huì)直接影響單片機(jī)的運(yùn)行速度 和質(zhì)量。該設(shè)計(jì)采用內(nèi)部震蕩的方式，選擇微調(diào)電容為 100 pF、 頻率為 12 MHz 的晶振，使電路簡單且符合實(shí)際要求。

2.溫度采樣電路的設(shè)計(jì)與選擇 溫度采樣電路的設(shè)計(jì)與選擇有以下 2 種方法：1）選擇溫度 傳感器 DS18B20，它能夠把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，不占空 間且測量的準(zhǔn)確性較高，能夠適用于多種場合，使用起來非常 方便 [1]。2） 由于該系統(tǒng)設(shè)置的特殊性，還可以通過對(duì)加熱器輸 出的溫度模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而獲得數(shù)字的溫度信息。 該文選擇了第二種方法，采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器 MCP3204，MCP3204 的功耗非常低、工作方式靈活且性價(jià)比高 [2]。

3. 人機(jī)交互電路 隨著科技的發(fā)展，在高度自動(dòng)化的時(shí)代，人機(jī)交互在生 活中隨處可見。外設(shè)是構(gòu)成人機(jī)交互系統(tǒng)配置的主要部分。它 的實(shí)現(xiàn)方法有以下 2 種：1） 通過單片機(jī)的 I/O 端口驅(qū)動(dòng)芯片來 實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)沒有液晶顯示 LCD 的驅(qū)動(dòng)功能。2） 單片機(jī)本身 具有驅(qū)動(dòng)的功能，能夠直接控制鍵盤和 LCD，還可以實(shí)現(xiàn)人 機(jī)對(duì)話 [3]。

4. 按鍵接口電路設(shè)計(jì) 溫度的設(shè)定值以及控制參數(shù)的數(shù)值都是由按鍵來調(diào)節(jié) 的，按鍵是現(xiàn)階段電子設(shè)計(jì)中最常用、最實(shí)用的輸入設(shè)備。單 片機(jī)通過讀取 I/O 口的狀態(tài)來判斷按鍵是否按下，一般來說有 掃描法、線翻轉(zhuǎn)法、中斷法等。鍵盤可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，還 可以通過輸入命令實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的功能。在該設(shè)計(jì)中，采用 獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了 4 個(gè)按鍵 ：1） 第一個(gè)按鍵，設(shè)定的 溫度值加 1。2） 第二個(gè)按鍵，設(shè)定的溫度值減。3） 第三個(gè)按 鍵，設(shè)定的控制參數(shù) P 加 1。4） 第四個(gè)按鍵，設(shè)定的控制參 數(shù) P 減 1。

5.顯示電路設(shè)計(jì) 顯 示 電 路 選 用 LCD1602， 但 是 在 Proteus 仿 真 中 沒 有 LCD1602，只能找對(duì)應(yīng)的 LM016L，實(shí)際上 LM016L 與 LCD1602 的原理是相同的，并且利用上拉電阻使 P0 口的電壓增大，從 而驅(qū)動(dòng) LCD。

6.報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 因?yàn)殡娮锠t的溫度是決定電子元件制成品質(zhì)的重要因 素，溫度不合適就會(huì)影響元件的品質(zhì)；所以設(shè)置報(bào)警電路，當(dāng) |T 實(shí)際值 -T 設(shè)定值 | ≥ 3 ℃時(shí)（為電阻爐當(dāng)前的溫度 ；為預(yù)設(shè)的電 阻爐的溫度），報(bào)警電路開始工作，蜂鳴器開始鳴響，警示燈 開始閃爍。

上海博迅SX2-8-10Z智能一體式箱式電阻爐