一種開關(guān)量控制的水浴恒溫控制器設(shè)計(jì)
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2.5 溫度曲線顯示模塊
溫度曲線顯示模塊是本控制器編程的難點(diǎn)之一。本文選擇的液晶屏點(diǎn)數(shù)為128×160，真正顯示曲線部分如圖6所示。由圖6可知，可顯示的橫坐標(biāo)點(diǎn)共121個(gè)點(diǎn)。若在while循環(huán)中，每次循環(huán)都在液晶屏上顯示一個(gè)點(diǎn)，則121個(gè)橫坐標(biāo)表示的點(diǎn)只能覆蓋很短的時(shí)間。若能實(shí)現(xiàn)每隔1 s讀取一次溫度值，則整個(gè)屏幕可以覆蓋2 min內(nèi)的數(shù)據(jù)，也就是說足可以顯示2 min內(nèi)的溫度變化的趨勢。本文實(shí)現(xiàn)的方法如下：
cur_sec=date_r[0]； //讀出當(dāng)前的秒數(shù)，為BCD碼
if （cur_sec!=last_sec）
//當(dāng)前的秒數(shù)與上一次不相等，則過了1 s了
{
……//此部分代碼1 s執(zhí)行一次
last_sec=cur_sec；
count++；//用于控制斷續(xù)加熱
}本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/159976.htm
畫點(diǎn)函數(shù)與畫直線函數(shù)原型為：
void LCD_draw_point（uchar x，uchar y，uint color）；
//畫點(diǎn)函數(shù)
void LCD_draw_line（uchar xStart，uchar yStart，uchar xEnd，uchar yEnd， uint color）//畫直線函數(shù)
在曲線顯示時(shí)，希望溫度曲線始終在屏幕的中間部分顯示，以全面反映溫度的上下波動。而且畫直線時(shí)，需要知道上一個(gè)溫度點(diǎn)的縱坐標(biāo)和當(dāng)前溫度點(diǎn)的縱坐標(biāo)。本系統(tǒng)中，曲線顯示部分中間那條標(biāo)尺縱坐標(biāo)為115，于是計(jì)算當(dāng)前溫度點(diǎn)的縱坐標(biāo)和上一次溫度點(diǎn)的縱坐標(biāo)方法為：
a=115+（TargetTemSet-Temperature）；
//溫度變化后的Y坐標(biāo)
b=115+（TargetTemSet-Temperature_last）；
//溫度變化前的Y坐標(biāo)
其中，TargetTemSet為當(dāng)前設(shè)定的溫度值，Temperature為當(dāng)前檢測到的溫度值，Temperature_last為上一秒檢測到的溫度值。假設(shè)設(shè)定溫度TargetTemSet=200（即20.0℃），上一次溫度Temperature_last=200，當(dāng)前溫度為Temperature=210，則變化后的溫度點(diǎn)縱坐標(biāo)a=105，溫度變化前的溫度點(diǎn)縱坐標(biāo)b=115。由此可以畫一條豎線，就可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在使用畫直線函數(shù)前，還需要將a、b限幅，即{a，b}?奐[75，155]。
在本設(shè)計(jì)中，共畫出了9條標(biāo)尺，每個(gè)標(biāo)尺間距為10個(gè)像素點(diǎn)，代表溫度相差1℃。
2.6 溫度調(diào)節(jié)模塊
本控制器要求實(shí)現(xiàn)溫度值與設(shè)定值相差大于3℃時(shí)，連續(xù)加熱；小于3℃時(shí)，斷續(xù)加熱；大于設(shè)定值時(shí)，斷開繼電器；斷續(xù)加熱時(shí)，繼電器交替通斷。關(guān)鍵代碼如下：
if（Temperature（TargetTemSet-30））
//溫度較低，直接加熱
{
if （Temperature!=0） RELAY=RelayOn；
}
else if（TemperatureTargetTemSet）
//溫度接近設(shè)定溫度，斷續(xù)加熱
{
if （count>= TargetTimeInterval）
//讀出秒數(shù)，需加熱時(shí)，加熱幾秒，停幾秒
{ count=0； RELAY=!RELAY；}
}
else RELAY=RelayOff；//大于設(shè)定值， 斷電
3 恒溫實(shí)驗(yàn)效果
針對本設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖10所示。實(shí)驗(yàn)中，設(shè)定了3個(gè)溫度檔次，即30 ℃、35 ℃、40 ℃分時(shí)進(jìn)行。
當(dāng)設(shè)定為30℃時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加熱過程溫度過沖為0.3℃，恒溫過程波動為±0.1℃，控制過程運(yùn)行良好。
當(dāng)溫度設(shè)定為35℃時(shí)，發(fā)現(xiàn)過沖比較大，說明傳感器與加熱體相隔距離太遠(yuǎn)，不合理，需要重新調(diào)整。但恒溫過程比較滿意。
于是調(diào)整傳感器與加熱體的距離（減小），使之更加合理。設(shè)定為40℃時(shí)，水槽水溫上升曲線可知基本上無過沖，恒溫效果比較滿意。在恒溫過程中將時(shí)間清零了一次，所以運(yùn)行時(shí)間比加溫時(shí)間小。
實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：溫度是否恒定、過沖是否小與許多因素有關(guān)，如：加熱體和傳感器之間的距離、水槽是否密封、水槽材質(zhì)散熱性等。當(dāng)溫度設(shè)定較高時(shí)，水槽周邊散熱較大，同一水槽中，不同位置水的溫度不同，水槽中的水溫呈一定的梯度分布。要提高恒溫效果，除了從控制器本身入手外，還可以進(jìn)行如下方面的考慮：
?。?）保持加熱體與傳感器之間處于合適的距離。
（2）有條件的話，在加熱體附近增加一個(gè)小的螺旋槳，使水在水槽內(nèi)溫度更加均勻。
?。?）保持水槽密封，根據(jù)水槽裝水的多少，選擇合適功率的加熱體。
?。?）增大加熱體加熱面積，使水槽整體升溫，減小局部溫度過高的可能。
本文設(shè)計(jì)了一種水浴恒溫控制器，介紹了其硬件與軟件設(shè)計(jì)過程，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明其升溫與恒溫效果均比較滿意。本設(shè)計(jì)的一大亮點(diǎn)在于通過TFT液晶屏實(shí)時(shí)顯示了當(dāng)前溫度值、設(shè)定值、當(dāng)前運(yùn)時(shí)間等，還能通過彩色曲線顯示2 min內(nèi)溫度變化趨勢。文中提出的實(shí)時(shí)時(shí)鐘編程思想，可在高速微處理器上實(shí)現(xiàn)長時(shí)間定時(shí)，對其他大慣性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。
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