彩色像片洗印機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

１引言
在彩色像片的洗印過(guò)程中，必須將已曝光的像紙按照某種洗印工藝配制的顯影藥液進(jìn)行顯影、穩(wěn)定藥液進(jìn)行影像的穩(wěn)定、漂洗藥液進(jìn)行漂洗，最后經(jīng)過(guò)擠壓干燥處理，即可得到一張色彩艷麗的像片。彩色像片的質(zhì)量除底片質(zhì)量和曝光效果外，洗印藥液的溫度穩(wěn)定性和控制精度，也直接影響彩色像片的最終效果，因此，精確控制各種藥液的工作溫度和穩(wěn)定性，是保證像片質(zhì)量的最終環(huán)節(jié)。盡管不同的像紙和洗印藥液的配方對(duì)各種藥液的工作溫度要求不同，其基準(zhǔn)溫度范圍為30℃∽40℃，但多種洗印工藝的溫度控制精度是相同的，即對(duì)顯影藥液的控制精度為±0.3℃，穩(wěn)定和漂洗藥液的控制精度為±2℃。通過(guò)總結(jié)多種彩色像片洗印工藝，采用AT89C52單片機(jī)作為主控制器[2]，設(shè)計(jì)了能適應(yīng)多種洗印工藝要求的彩色像片洗印機(jī)溫度控制系統(tǒng)。

2 溫度控制系統(tǒng)的硬件組成及工作原理
彩色像片洗印機(jī)溫度控制系統(tǒng)的硬件原理框圖如圖1所示。該系統(tǒng)在單片機(jī)AT89C52的控制下，完成三種藥液溫度的檢測(cè)與控制、鍵盤信息的輸入、相關(guān)信息的顯示、多種洗印工藝工作參數(shù)的存儲(chǔ)、電機(jī)控制和故障檢測(cè)與報(bào)警指示等功能。
2.1 藥液溫度檢測(cè)
藥液的溫度檢測(cè)采用DALLAS公司生產(chǎn)的DS1820單線數(shù)字溫度傳感器[3]，直接與P1口連接，將DS1820溫度傳感器密封在塑料棒內(nèi)，置于藥液中，每種藥液中放置3只傳感器。為了克服藥液在加熱過(guò)程中溫度場(chǎng)分布的不均勻性，各藥槽中均放置一只循環(huán)泵，該循環(huán)泵工作時(shí)，藥槽中的藥液從槽中一端抽出，另一端流入，使藥槽中藥液的溫度均勻分布，并將3只溫度傳感器所測(cè)得的溫度值進(jìn)行數(shù)值預(yù)處理后，取其平均值作為本次測(cè)量的溫度值，從而保證溫度檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
2.2 藥液溫度控制
溫度控制電路主要由三路驅(qū)動(dòng)器74LS05、光電隔離器MOC 3023、可控硅BTA12和AC 220V　180W的電加熱器組成，每路控制一種藥液的加溫。當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到某種藥液的溫度低于工藝要求的設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)AT89C52通過(guò)光電隔離器，控制可控硅導(dǎo)通，給加熱器提供AC 220V電源，而加溫藥液。當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到某種藥液的溫度接近于工藝要求的設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)AT89C52通過(guò)光電隔離器，控制可控硅截止，切斷加熱器的電源，而停止加溫藥液。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)三種藥液的溫度進(jìn)行控制。

2.3 AT89C52系統(tǒng)
AT89C52系統(tǒng)由一片串行E2PROM X25045P、8個(gè)鍵開(kāi)關(guān)、一塊LCM103 6位8段的液晶顯示模塊、電機(jī)控制和故障指示與報(bào)警電路組成，控制程序全部下載到AT89C52中。串行E2PROM用來(lái)存儲(chǔ)多種洗印工藝的溫度設(shè)定值和相應(yīng)的溫度控制參數(shù)，同時(shí)，利用X25045P中的看門狗電路，對(duì)AT89C52進(jìn)行非正常運(yùn)行狀態(tài)下的自動(dòng)復(fù)位操作，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。鍵盤用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝溫度的設(shè)定值和溫度控制參數(shù)進(jìn)行修改，以適應(yīng)不同的洗印工藝要求，同時(shí)完成多種控制操作。液晶顯示模塊用來(lái)顯示各藥液的溫度值和相關(guān)系統(tǒng)信息；電機(jī)控制電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)主電機(jī)與循環(huán)泵的啟動(dòng)與停止；故障指示和報(bào)警電路用來(lái)指示故障部位和告知操作人員當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)電笛也用于提醒操作員按鍵動(dòng)作的完成。整個(gè)控制系統(tǒng)在AT89C52的控制下，協(xié)調(diào)工作，完成相應(yīng)控制功能。

3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
彩色像片洗印機(jī)控制系統(tǒng)的軟件流程如圖2所示。主程序采用順序循環(huán)結(jié)構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后，主程序依次按判斷鍵盤的工作狀態(tài)，檢測(cè)與控制顯影、定影與漂洗藥液的溫度，顯示顯影藥液的溫度，測(cè)試是否有故障發(fā)生等步驟循環(huán)工作；當(dāng)有鍵被按下或有故障發(fā)生時(shí)，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的處理模塊，執(zhí)行完畢后，仍返回主程序循環(huán)工作。
3.1 溫度檢測(cè)模塊
溫度檢測(cè)模塊通過(guò)讀取DS1820內(nèi)溫度數(shù)字信息來(lái)確定當(dāng)前藥液的溫度值。為了確保檢測(cè)溫度的可靠性和精度，在該模塊中對(duì)單只溫度傳感的檢測(cè)值采用了限幅濾波和算術(shù)平均值濾波兩種方法，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，限幅濾波相鄰兩次采樣值的允許最大偏差ΔT=0.3℃,則有：
│T(k)-T(k-1)│≤0.3℃ 時(shí)， T(k)=T(k) 取本次采樣值
│T(k)-T(k-1)│>0.3℃ 時(shí)， T(k)=T(k-1) 取上次采樣值
算術(shù)平均值濾波的采樣次數(shù)N=5，則有：
T(k)=[T(k)+T(k+1)+ T(k+2)+ T(k+3)+ T(k+4)]÷5
通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)牟蓸又芷冢粌H有效地抑止了系統(tǒng)的干擾，而且提高了DS1820的分辨率，實(shí)測(cè)系統(tǒng)的最高分辯率達(dá)到了±0.02℃。