基于单片机的电阻炉温度控制系统设计+电路图+程序(3)
在科技的不断进步中，对温控体系的调控大抵有以下三个阶段：一、以分立元件为基础的传统控制方法；二、以模拟集成电路为基础的综合控制方法；三、以控制芯片为基础的温度控制方法[2]。而国外已经从模拟化控制向数字化控制系统方向迈进，从集成化快速地向智能网络化方向发展。
1.3 系统所需实现的功能
（1）水温控制在给定值80℃左右且现场可调；
（2）测量控制误差≤±2℃；
（3）实现水位自动控制
（4）实现显示测量值
（5）测试超过给定值±10℃时声光报警
（6）控制参数可在线修改
2 系统的组成框图及工作原理
本控制系统主要分为两个部分的控制。一个是温度采样控制调节的的闭环控制。一个是水位检测电路、数据处理电路和水位控制执行电路组成的开环控制。
首先在DS18B20内将检测的水温转换成数字信号，并通过单总线通讯的方式把水温的数字信号返还给单片机。过程中我们可以通过加减温度键设定炉内期望达到的温值，由单片机对比炉温和期望温值并进行PID运算，再由I/O口给出脉宽可调的PWM波形[5]，并由此控制双向可控硅单位时间内的导通和关断的占空比来调节电源的输出功率，从而将水迅速的加热到设定值温度并且保持恒定不变。通过水位的检测电路将水箱内水位状态反映给单片机，进而控制加水电机的动作状态，文持内部水量。
本设计以STC89C52为控制中枢，用C语言编写设计的程序[3]。
下图2-1是整个系统的框架，由图可知几个主要模块的工作过程，我们把需要一些数值通过设定键传送给单片机并把模块的检测值也发送给单片机，通过内部CPU的处理之后将期望温值的和检测温值在LCD上显示出来。同时，在加上温度控制模块后，整个温控系统变为一个闭环控制状态。由于本次设计的水位并不是要求在恒定值上不变，而是在一个较大的控制范围的控制，对于精度的要求不是很高，所以只要求根据水位上下限使电机启动、停止便可。
3 系统的硬件
3.1 单片机的发展与选取
3.1.1 单片的功能
单片机（Micorocontroller），也叫微控制器，它主要把中央处理器CPU，程序存储器ROM、数据存储器RAM、定时器/计数器以及多种I/O接口电路等集成在一个小型硅片上大微型计算机[4]。同时，单片机是一种控制类数字芯片，当前已经在很多场合被普遍运用。
3.1.2 STC89C52主要性能参数
52系列的单片机在系统指令和引脚上与 51类完全兼容的，只是比51多了一个定时器2，内部RAM大了一倍，其它基本相同，所以在不使用定时器2的时候就跟使用51是一样的。
（1）STC89C52引脚如图3-1所示：
STC89C52引脚图
XTAL1(19脚)、XTAL2（18脚）外接时时钟脚。XTAL1：片内震荡电路输入端。XTAL2：片内自反向振荡器的输入[6]。
RST（9脚）：单片机复位引脚。
ALE/PROG（30脚）：是地址锁存允许/编号引脚。ALE主要是控制P0口的低8位，它既可以是高电位也可以时低电位。当接到高电位时，P0口地址允许锁存，当接到低电位时，则P0口与锁存器输出一致。
EA/VPP（31脚）：当端口接“1”时，读取内部程序存储器。当端口接“0”时，可以直接读取外部（ROM）。
PSEN（29脚）：全称程序存储器允许输出控制端。
P0 口（32～39脚）：为每个端口都可以被单独控制的双向8位三态I/O 口。由于单片机P0 口没有上拉电阻，所以在使用的时候必须接上拉电阻（可以选用10K的电阻），否则P0口为高阻态不能输出高低电平。
P1口（1～8脚）：端口可独立控制。由于内部再带上拉电阻，所以端口口就不会输出高阻态。相比51单片机，52单片机的P1.0口多一个T2定时器/计数器的外部输入这个特殊功效，P1.1多一个T2EX捕捉、重载触发功效。