基于單片機(jī)的恒溫孵化箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

蘇萬(wàn)鴻 劉天宇

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)法人工方式難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制溫度，使孵化箱保持恒溫的問(wèn)題，提出設(shè)計(jì)一種利用單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)。以AT89C2051單片機(jī)為核心，結(jié)合DSl8820對(duì)孵化箱溫度進(jìn)行采集，通過(guò)溫控裝置自動(dòng)調(diào)整孵化箱溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)溫度控制精度能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有較高的控制精度，提高了孵化場(chǎng)管理效率，節(jié)省了孵化場(chǎng)的成本開(kāi)支。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度傳感器；恒溫孵化箱

1 概述

溫度在人們的日常生活、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都是一個(gè)十分重要的參數(shù)，傳統(tǒng)溫控方法操作流程復(fù)雜，分辨力不高，隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展以及現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要，測(cè)溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高，尤其是由單片機(jī)電路構(gòu)成的溫控系統(tǒng)，具有測(cè)量精度高，響應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)，使得其在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用[1，2]。文章提出設(shè)計(jì)一種利用單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)。以AT89C2051單片機(jī)為核心，結(jié)合DSl8820對(duì)孵化箱溫度進(jìn)行采集，通過(guò)溫控裝置自動(dòng)調(diào)整孵化箱溫度。該系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定上下限溫度，通過(guò)溫度控制使孵化箱內(nèi)溫度控制在所設(shè)定的溫度范圍內(nèi)[3，4]。

2 硬件系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)有六個(gè)部分組成[5]：AT89C51單片機(jī)、DSl8820溫度傳感器、數(shù)碼顯示、復(fù)位電路，時(shí)鐘電路、溫度控制和聲光報(bào)警，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。AT89C51為控制和處理核心，負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、處理、輸出顯示等；LED顯示部分用來(lái)顯示溫度和設(shè)定溫度；溫度傳感器用來(lái)采集溫度和溫度轉(zhuǎn)換；復(fù)位電路對(duì)系統(tǒng)復(fù)位；溫度控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整孵化箱溫度。恒溫具體過(guò)程為：溫度傳感器采集溫度，再將溫度信息轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)判斷處理后再將溫度信息傳遞到數(shù)碼管顯示，同時(shí)，單片機(jī)將采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，將啟動(dòng)恒溫系統(tǒng)，直至溫度升高到設(shè)定上限時(shí)關(guān)閉。

圖1 恒溫孵化箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)硬件電路

本系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，通過(guò)編程，可將溫度探測(cè)器探測(cè)到的溫度與設(shè)定的溫度范圍進(jìn)行比對(duì)，從而根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷是否開(kāi)啟恒溫系統(tǒng)。AT89C51單片機(jī)具有電壓低，性能高等特點(diǎn)，適和孵化箱等低壓設(shè)備的批量生產(chǎn)；采用DS18B20溫度探測(cè)器，具有抗干擾能力強(qiáng)，精度高等特點(diǎn)，且價(jià)格低廉，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。其正常工作電壓為3V-5.5V，測(cè)溫范圍為-55℃-+125℃，適用于禽類(lèi)的最佳孵化溫度。且由于探測(cè)器為一條口線通信，可從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源；溫度控制由加熱器、直流電壓表組成。當(dāng)單片機(jī)監(jiān)測(cè)到傳感器測(cè)量的實(shí)際溫度小于設(shè)定溫度下限時(shí)，單片機(jī)將開(kāi)啟信號(hào)傳遞給溫控裝置，從而開(kāi)啟加熱器，使溫度上升，當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定溫度上限時(shí)，單片機(jī)再將關(guān)閉信號(hào)傳給溫控裝置，進(jìn)而關(guān)閉加熱器。如此循環(huán)往復(fù)，達(dá)到溫度控制的目的。系統(tǒng)硬件電路原理圖2所示。

4 系統(tǒng)軟件流程

開(kāi)啟設(shè)備，設(shè)定溫度范圍（禽類(lèi)最佳孵化溫度為37℃，溫度范圍可設(shè)置為36℃-38℃），單片機(jī)開(kāi)始采集溫度感應(yīng)器探測(cè)到的環(huán)境溫度數(shù)值，再與人為設(shè)定的溫度范圍下限進(jìn)行比對(duì)，若高于溫度下限，系統(tǒng)停止，若溫度低于溫度下限，單片機(jī)將開(kāi)啟指令發(fā)送給恒溫裝置，進(jìn)而啟動(dòng)加熱器，同時(shí)單片機(jī)繼續(xù)收集探測(cè)器探測(cè)到的環(huán)境溫度，與人為設(shè)定溫度范圍進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)溫度大于或等于設(shè)定溫度上限時(shí)，單片機(jī)將關(guān)閉指令發(fā)送給恒溫裝置[6]。系統(tǒng)流程如圖3所示。

圖3 恒溫孵化箱系統(tǒng)流程圖

5 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)以AT89C2051單片機(jī)為核心，結(jié)合DSl8820對(duì)孵化箱溫度進(jìn)行采集，通過(guò)溫控裝置自動(dòng)調(diào)整孵化箱溫度，自動(dòng)功能可靠，并可根據(jù)人為設(shè)定溫度范圍進(jìn)行溫度控制。具有成本低，精度高，反應(yīng)速度快，效率高等特點(diǎn)，有效的減少了人力、財(cái)力資源，可廣泛應(yīng)用于工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化有較好的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]J P Arogyaswami，et a1.An overview of MIMO communication key to gigablt wireless[C].Proceedings of the IEEE，2004，92（2）：198-218.

[2]蘭海軍.基于單片機(jī)的多孵化箱溫濕度控制系統(tǒng)的研究[D].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[3]朱定華，戴汝平.單片微機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京：北方交通大學(xué)出版社，2003.

[4]徐仁貴，廖哲智.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[5]王生成.基于模糊控制溫控系統(tǒng)的研究[D].大連理工大學(xué)，2002.

[6]馬江濤.單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2004，12（12）：1219-1221.