基于AT89S52單片機的溫度控制系統
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3．1. 3 線性插值法簡介
熱敏電阻的主要優點是：溫度系數大、靈敏度高、適合于高精度測量。但其缺點是存在非線性，為了提高顯示的準確度，需要對熱敏電阻進行線性插值法處理。該方法根據精度要求對溫度特性曲線進行分段，分段越多，線性化的近似精度越高，分段后用若干折線段逼近曲線，折點的坐標值存入表中，測量時要先用折半查找法判斷出被測溫度對應的熱敏電阻屬于哪一折線段，然后根據相應折線的斜率進行線性插值從而求出被測溫度。下面用圖示的方法說明線性插值法：
圖3中k為折點的序號，Tt為根據插值法算出的溫度值，Tact為相應的阻值對應的實際溫度值。顯然當分段越多，即Rk和Rk+1間的間距越小時，Tt和Tact之間的間距越小，實測值與計算值之間的誤差越小。本文引用地址：http://www.104case.com/article/163442.htm
根據圖3可知溫度表達式的通式為：
式中：Vt為采集到的熱敏電阻兩端的電壓值，It由所選用的恒流源決定。
3．2 恒流源
從熱敏電阻的特性可知，在高溫時，變化相同的溫度引起的阻值變化較小，即溫度系數較小，傳統的解決方法是加大恒流源的電流。由于溫度較低時熱敏電阻的阻值變大，加在熱敏電阻兩端的電壓也變大，當此電壓超出運算放大器正常工作電壓時，此時恒流源將不能正常工作。顯然低溫時恒流源工作電流不能太大，高溫時又要求恒流源工作電流不能太小。為了克服這對矛盾，我們將恒流源分為兩檔，分別為10μA和100μA。利用單片機控制繼電器可以實現兩檔恒流源的自動切換。當溫度為100℃以下時使用10μA的恒流源，當溫度為100℃以上時使用100μA的恒流源。這樣就相當于提高了高溫時的靈敏度，從而可以提高溫度采集的精度，該方法既擴大了控溫儀的控溫范圍，又保證了測量精度。
圖4為改進后的恒流源電路圖。基準采用的是LM285系列1．2V的穩壓管，兩端接有濾波電容。NPN三極管的型號為9013。熱敏電阻是采用Wavelength公司生產的型號是MODEL TCS651的100K(25℃)熱敏電阻，性能優良。繼電器兩端接有續流二極管用來避免電流關斷過程中對三極管造成損壞，同時降低了對系統的干擾。IN輸入端由單片機的I／O口控制，當IN端為高電平時，三極管導通，電流由100μA切換到10μA。控溫模塊從OUT端采集熱敏電阻兩端的電壓，其兩端接有濾波電容。
編程過程中，我們將0℃～180℃對應的熱敏電阻阻值放入數組中。模數轉換器AD7705將采集到的電壓信號轉化為數字變量。單片機可以實現熱敏電阻阻值的插值算法。對熱敏電阻阻值進行查表計算，從而可以算出當前的實際溫度。
4 結束語
將溫度控制系統和恒流源與我所自行研制的PID模塊相連。上電后系統的升降溫運行良好。依據不同晶體的特性要求，采用相應的溫度變化速率。保證了晶體工作環境的安全，有效地延長了晶體的壽命。
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