星论文网欢迎您的来访,本中致力于各类论文代写,论文发表,代写代发论文服务

想快速发表职称论文找星论文网
当前位置:星论文网论文资料->理工论文->机械论文

一种果蔬保鲜箱温控系统的设计与仿真

分享到:
作者:原作原创  来源:网络转载  发布时间:2017-10-09 09:34:00
 摘 要:本文以PIC单片机及DS18B20传感器为基础技术,对果蔬保鲜箱温控系统进行设计,达到对整个系统温度这個重要参数的实时监测的目的。同时,本文利用Protues软件对设计的内容进行了仿真调试,验证了设计内容的科学性。
关键词:果蔬保鲜箱;温控系统;PIC16F877;DS18B20
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.004
在传统果蔬保鲜箱的温控系统中,设计者往往以51单片机作为核心处理器来进行主控电路的设计。由于温度传感器技术更新非常快,大部分都是数字式温度传感器,如果在对整个主控系统进行设计之初还选用51单片机作为核心控制器来进行设计,这样就会因为51单片机自身的技术特点,出现外围电路比较复杂、实时显示不准确、抗干扰性差等问题[1]。
综合以上出现的这些问题,本文在设计中利用PIC单片机数字化的特点,简化了A/D转换电路,使得监测数据信号数字化,能够更加方便和准确的实现LED显示。与此同时,本文中还将PIC单片机与DS18B20数字温度传感器相配合,这样既可以避免诸如水银温度计等传统测量仪器容易出现的测量误差,还能够减少传统温度监测系统繁多复杂的外围电路[2],力争让整个系统体现下述技术优势:
(1)整个温控制系统结构简单电路简洁。
(2)整个系统的温度监测实时性好。
(3)整个温度系统温度的可视化。
(4)整个温控系统温度上下限可调节。
(5)整个系统采集的温度参数可靠性高。
(6)整个系统的稳定性高不易出现系统故障。
(7)整个系统的响应速率快做到升温迅速。
1 温度检测系统主要功能及工作原理
针对果蔬保鲜实际应用中出现的温度不宜调节,检测数据不准确等问题,本文通过合理选用控制器件和使用较好的材质等相关的方法来满足设计的需要,获得各项较合理的设计数据和较优化的设计方案,并对整个温控系统的主控程序进行逐个的研究和理论计算,力争达到提出的各项性能指标[3]。
整个温控系统的工作原理:通过在果蔬保鲜箱内安装一个DS18B20数字温度传感器来对果蔬保鲜箱的当前温度值进行数据采集,并将采集来的温度数据传输给PIC单片机进行数据处理,然后在把经过单片机处理过后的温度值在发送给LED液晶显示器进行温度的实时显示,整个系统的工作原理图如图1所示。
整个温度控制系统中主要完成以下几个主要内容的工作:
(1)温度的采集。我们把DS18B20数字温度传感器安放在果蔬保鲜箱内部。当果蔬保鲜箱温控通电时同时也给单片机上电,这样就实现了温度传感器与单片机之间的通信,在程序设计的时候我们编写好让温度传感器采集来的温度值上传给PIC单片机,然后在经过单片机处理之后通过总线发送给LED让其显示当前监测到的温度数值。
(2)温度比较。温度比较经过三个部分组成:
第一,在刚给果蔬保鲜箱温控系统进行通电时温度传感器监测到的温度与设定温度下限进行比较这时候监测到的温度会低于下限温度,经过单片机处理之后单片机将发出一个信号让两个继电器同时接通这时候三根电火丝同时给箱内加热。这样能够让箱内迅速升温,提高了升温的效率。
第二,当通过电源一段时间经过三个电热丝加热之后果蔬保鲜箱内的温度迅速身高到一定的范围,这时候监测到了温度值将于设定温度的上下限进行比较,当出现当前温度值高于设定温度的下限而又低于设定温度的上限时,经过单片机处理之后将发出一个信号这时候将断开其中的一个继电器,这样就起到节约电能。
第三,当由于某些原因让温度持续上升超过了设定稳定的上限时,这时候单片机会发出一个信号使得两个继电器同时断开停止给箱内加热,让果蔬保鲜箱的温度慢慢的降低。这样有效的避免了因为温度过高而引发火灾的情况。
2 温控系统主要电路设计
温控系统主要电路如图2所示。当接通电源按下“运行”按钮时,整个电路将开始运行起来,DS18B20温度传感器将对外部的温度进行测量,把测量的数据传输给PIC单片机进行相应的温度数据转换将采集来的二进制代码转换为十进制代码显示在中间的两个LED数码管上,在运行的同时左边的两个数码管显示温度的上限,右面显示的是温度下限。在编写程序时候我们把温度的上限设置为39度,温度的下限设置为29度让他们的温差在10度。
RA5和RE1两个端口连接两个灯泡,在设计时之时为了更好的观察效果,本文选用了两个灯泡来代替继电器使得设计整个设计能够更加的直观,在实际的应用中只需要把两个灯冒泡换成两个继电器就可以了。
整个系统的运行过程为温度传感器通过采集外界环境的温度值来与设定温度的上下限进行比较当刚通电时,果蔬保鲜库内的温度低于设定温度的下限这时候两个继电器同时接通三根电热丝同时给箱内供热,当加热一段时间后果蔬保鲜库的温度将会升高这时候测得的温度高于下限温度这时候其中的一个继电器端口整个库内的供热由一根电热丝来完成,通常情况下库内温度将会稳定在这个范围内,但是由于某些原因导致系统的温度持续升高,这时候监测到的温度将会高于设定温度的上限,这时候两个继电器将同时被断开,温控系统将继续工作。
用户可以根据自身需要来对整个温控系统的温度上下限进行重新设定,使其得到一个非常舒适的温度范围,为了更好的保护电热丝的时候寿命整个系统的最高温度只能够调制到39度,这样的这个温度值已经完成能够满足果蔬保鲜箱的日常使用需要了。
3 温控系统的仿真调试
对于上述设计的温控系统,本文用四个按键来调节设定温度的上下限,通过改变不同的温度上下限来观察实际的效果。为便于在仿真中观察实际的效果,选用了LED灯来代替继电器(继电器的接通和断开相当于灯泡通电发光断电熄灭)。

 下面将通过三个方面来测试系统并观察实际的效果看能否满足实际的需求和设计的期望。
(1)仿真初始状态。打开仿真环境,根据设计的需要结合整个设计结构框架图会指出整个虚拟仿真的设计点图并做好初始的准备工作,单击“调试”按钮,选择“开始”重新启动调试》,或者直接单击。开始仿真。整体电路的实际设计图。
(2)测量温度与下限温度对比。当刚给果蔬保鲜箱通电时,这时候DS18B20温度传感器测得的温度低于设定温度的下限这时候两个灯泡同时被接通起效果图如图4所示:
(3)测量温度在上下限温度之间。当给果蔬保鲜箱通电一段时间之后箱内的温度将得到升高DS18B20温度传感器测得的温度将高于设定温度的下限同时低于设定温度的上限这时候其中一个灯泡将会熄灭,如图5所示[4]:
(4)测量温度高与上限温度。当由于某种特殊的原因让果蔬保鲜箱内的温度持续的上升直到超过了设定温度的上限时,这时候两个灯泡会同时熄灭停止给果蔬保鲜箱加热直到温度降低,这样也可以有效的避免火灾的发生,如图6所示:
4 结束语
在设计和仿真调试的过程,PIC16F877A单片机选择晶振为4MzH的复位电路,从而实现了整个温控电路基本上实现了测量温度低于设定温度下限时两个继电器同时被接通,测量温度在设定温度的上下限之间时只有一个继电器被接通。当测量温度高于设定温度的上限时两个继电器将同时被断开,整个电路停止工作[5]。
通过仿真调试的环节表明,本纹提出的方案可行,硬件的设计合理,参数的选定准确,软件的功能正确,温控系统基本能够满足果蔬保险箱的日常使用要求。
参考文献:
[1]高毅.基于电火花线切割机床脉冲电源的主控电路改进研究[J].贵阳学院学报(自然科学版),2009,11(04):41-42.
[2]何慧娟,何芝仙,赵转哲.基于DS18B20的单片机温控系统[J].科技信息,2008(01):149-150.
[3]朱清慧,陈绍东.Proteus实例教程[M].北京:清华大学出版社,2013:15-23.
[4]刘湘涛.单片机原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2006:105-119.
[5]刘和平.PIC16F87X单片机实用软件与接口技术—C语言及其應用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003:43-58.

 

本文TAGS:
如您需要代写代发表论文请联系QQ:800054855