4.3.3　温度测量与控制的应用程序

4.3.3　温度测量与控制的应用程序

1.应用电路

温度闭环控制系统原理如图4.12所示。人为数字给定一个温度值，与温度测量电路得到的温度值（反馈量）进行比较，其差值经过PID运算，将得到控制量并产生PWM脉冲，通过驱动电路控制温度单元是否加热，从而构成温度闭环控制系统。

图4.12　温度闭环控制系统原理图

2.应用内容

1）设计及要求

设计：编程实现以下功能。

（1）每隔1s，读取一次温度传感器数据，并将转换结果从串行口送到虚拟终端显示。

（2）设计一温度报警电路，当温度≤20℃或≥28℃时，有声、光、文字提示。要求上限报警和下线报警具有明显的区别。报警器件选择：声——蜂鸣器或喇叭，光——各种LED闪烁，文字——LED显示器或LCD显示器。

（3）扩展键盘。通过键盘可设定报警温度。

（4）设计温度控制电路，由单片机的一个I/O口（设P1.7口）输出加热器的控制信号（用LED指示灯模拟），P1.7=0，开始加热；P1.7=1，停止加热；通过调节DS18S20的温度模拟环境温度变化，当温度≤20℃时打开加热器，当温度≥30℃时关断加热器。当温度≤20℃或≥30℃的时间超出5 min时，接通蜂鸣器报警。

要求：本实验在读取温度值的基础上，完成恒温控制。用加热电阻进行加热，然后自然冷却。温度值通过LED显示电路以十进制形式显示出来，单片机发出指令信号，继电器吸合，红色LED点亮，加热电阻开始加热。

2）解析

多功能数字温度计具备温度计和时钟的功能，系统由单片机、温度传感器、显示设备、键盘等几个部分组成。多功能数字温度计通过温度传感器测量温度，通过单片机采集信息后在LED数码管上显示出来，同时该温度计还兼有时钟的功能。

3）参考程序

温度测量与控制实验程序流程图如图4.13所示。

图4.13　温度测量与控制实验程序流程图

参考程序如下。