一種開關量控制的水浴恒溫控制器設計

　畫點函數與畫直線函數原型為：
　void LCD_draw_point（uchar x，uchar y，uint color）；
　//畫點函數
　void LCD_draw_line（uchar xStart，uchar yStart，uchar xEnd，uchar yEnd， uint color）//畫直線函數
在曲線顯示時，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，需要知道上一個溫度點的縱坐標和當前溫度點的縱坐標。本系統中，曲線顯示部分中間那條標尺縱坐標為115，于是計算當前溫度點的縱坐標和上一次溫度點的縱坐標方法為：
　a=115+（TargetTemSet-Temperature）；
　　　　//溫度變化后的Y坐標
　b=115+（TargetTemSet-Temperature_last）；
　　　　//溫度變化前的Y坐標
　其中，TargetTemSet為當前設定的溫度值，Temperature為當前檢測到的溫度值，Temperature_last為上一秒檢測到的溫度值。假設設定溫度TargetTemSet=200（即20.0℃），上一次溫度Temperature_last=200，當前溫度為Temperature=210，則變化后的溫度點縱坐標a=105，溫度變化前的溫度點縱坐標b=115。由此可以畫一條豎線，就可以達到設計要求。在使用畫直線函數前，還需要將a、b限幅，即{a，b}?奐[75，155]。
在本設計中，共畫出了9條標尺，每個標尺間距為10個像素點，代表溫度相差1℃。
2.6 溫度調節模塊
　本控制器要求實現溫度值與設定值相差大于3℃時，連續加熱；小于3℃時，斷續加熱；大于設定值時，斷開繼電器；斷續加熱時，繼電器交替通斷。關鍵代碼如下：
if（Temperature（TargetTemSet-30））
//溫度較低，直接加熱
{
if （Temperature!=0） RELAY=RelayOn；
}
else if（TemperatureTargetTemSet）
//溫度接近設定溫度，斷續加熱
{
if （count>= TargetTimeInterval）
//讀出秒數，需加熱時，加熱幾秒，停幾秒
　{ count=0； RELAY=!RELAY；}
　}
　else RELAY=RelayOff；//大于設定值， 斷電
3 恒溫實驗效果
　針對本設計進行相關的實驗，實驗原理圖如圖10所示。實驗中，設定了3個溫度檔次，即30 ℃、35 ℃、40 ℃分時進行。

　當設定為30℃時，通過實驗發現加熱過程溫度過沖為0.3℃，恒溫過程波動為±0.1℃，控制過程運行良好。
當溫度設定為35℃時，發現過沖比較大，說明傳感器與加熱體相隔距離太遠，不合理，需要重新調整。但恒溫過程比較滿意。
　于是調整傳感器與加熱體的距離（減小），使之更加合理。設定為40℃時，水槽水溫上升曲線可知基本上無過沖，恒溫效果比較滿意。在恒溫過程中將時間清零了一次，所以運行時間比加溫時間小。
實驗中發現：溫度是否恒定、過沖是否小與許多因素有關，如：加熱體和傳感器之間的距離、水槽是否密封、水槽材質散熱性等。當溫度設定較高時，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，還可以進行如下方面的考慮：
　（1）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小的螺旋槳，使水在水槽內溫度更加均勻。
　（3）保持水槽密封，根據水槽裝水的多少，選擇合適功率的加熱體。
　（4）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。
　本文設計了一種水浴恒溫控制器，介紹了其硬件與軟件設計過程，并進行了相關實驗，結果表明其升溫與恒溫效果均比較滿意。本設計的一大亮點在于通過TFT液晶屏實時顯示了當前溫度值、設定值、當前運時間等，還能通過彩色曲線顯示2 min內溫度變化趨勢。文中提出的實時時鐘編程思想，可在高速微處理器上實現長時間定時，對其他大慣性控制系統的設計具有一定的借鑒意義。
參考文獻
[1] 賀艷秋，黃大貴.電阻爐FuZZy_PID溫度控制系統[J]. 橡膠工業，2006（53）：109-109.
[2] 宏晶公司.單片機器件手則：STC89C51RC-RD+GUIDE-CHINESE.2006：42-43.
[3] 杜克銘，姚燕，李景涌.基于STC89C52的多路溫度傳感器標定系統[J].電子技術應用，2009（4）：152-155.
[4] 王節旺.一種基于STC89C52RC單片機的計時系統的設計方案[J].微型機與應用，2011（6）：28-30.