一种开关量控制的水浴恒温控制器设计
2.5 温度曲线显示模块
温度曲线显示模块是本控制器编程的难点之一。本文选择的液晶屏点数为128×160，真正显示曲线部分如图6所示。由图6可知，可显示的横坐标点共121个点。若在while循环中，每次循环都在液晶屏上显示一个点，则121个横坐标表示的点只能覆盖很短的时间。若能实现每隔1 s读取一次温度值，则整个屏幕可以覆盖2 min内的数据，也就是说足可以显示2 min内的温度变化的趋势。本文实现的方法如下：
cur_sec=date_r[0]； //读出当前的秒数，为BCD码
if （cur_sec!=last_sec）
//当前的秒数与上一次不相等，则过了1 s了
{
……//此部分代码1 s执行一次
last_sec=cur_sec；
count++；//用于控制断续加热
}本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/159976.htm
画点函数与画直线函数原型为：
void LCD_draw_point（uchar x，uchar y，uint color）；
//画点函数
void LCD_draw_line（uchar xStart，uchar yStart，uchar xEnd，uchar yEnd， uint color）//画直线函数
在曲线显示时，希望温度曲线始终在屏幕的中间部分显示，以全面反映温度的上下波动。而且画直线时，需要知道上一个温度点的纵坐标和当前温度点的纵坐标。本系统中，曲线显示部分中间那条标尺纵坐标为115，于是计算当前温度点的纵坐标和上一次温度点的纵坐标方法为：
a=115+（TargetTemSet-Temperature）；
//温度变化后的Y坐标
b=115+（TargetTemSet-Temperature_last）；
//温度变化前的Y坐标
其中，TargetTemSet为当前设定的温度值，Temperature为当前检测到的温度值，Temperature_last为上一秒检测到的温度值。假设设定温度TargetTemSet=200（即20.0℃），上一次温度Temperature_last=200，当前温度为Temperature=210，则变化后的温度点纵坐标a=105，温度变化前的温度点纵坐标b=115。由此可以画一条竖线，就可以达到设计要求。在使用画直线函数前，还需要将a、b限幅，即{a，b}?奂[75，155]。
在本设计中，共画出了9条标尺，每个标尺间距为10个像素点，代表温度相差1℃。
2.6 温度调节模块
本控制器要求实现温度值与设定值相差大于3℃时，连续加热；小于3℃时，断续加热；大于设定值时，断开继电器；断续加热时，继电器交替通断。关键代码如下：
if（Temperature（TargetTemSet-30））
//温度较低，直接加热
{
if （Temperature!=0） RELAY=RelayOn；
}
else if（TemperatureTargetTemSet）
//温度接近设定温度，断续加热
{
if （count>= TargetTimeInterval）
//读出秒数，需加热时，加热几秒，停几秒
{ count=0； RELAY=!RELAY；}
}
else RELAY=RelayOff；//大于设定值， 断电
3 恒温实验效果
针对本设计进行相关的实验，实验原理图如图10所示。实验中，设定了3个温度档次，即30 ℃、35 ℃、40 ℃分时进行。
当设定为30℃时，通过实验发现加热过程温度过冲为0.3℃，恒温过程波动为±0.1℃，控制过程运行良好。
当温度设定为35℃时，发现过冲比较大，说明传感器与加热体相隔距离太远，不合理，需要重新调整。但恒温过程比较满意。
于是调整传感器与加热体的距离（减小），使之更加合理。设定为40℃时，水槽水温上升曲线可知基本上无过冲，恒温效果比较满意。在恒温过程中将时间清零了一次，所以运行时间比加温时间小。
实验中发现：温度是否恒定、过冲是否小与许多因素有关，如：加热体和传感器之间的距离、水槽是否密封、水槽材质散热性等。当温度设定较高时，水槽周边散热较大，同一水槽中，不同位置水的温度不同，水槽中的水温呈一定的梯度分布。要提高恒温效果，除了从控制器本身入手外，还可以进行如下方面的考虑：
（1）保持加热体与传感器之间处于合适的距离。
（2）有条件的话，在加热体附近增加一个小的螺旋桨，使水在水槽内温度更加均匀。
（3）保持水槽密封，根据水槽装水的多少，选择合适功率的加热体。
（4）增大加热体加热面积，使水槽整体升温，减小局部温度过高的可能。
本文设计了一种水浴恒温控制器，介绍了其硬件与软件设计过程，并进行了相关实验，结果表明其升温与恒温效果均比较满意。本设计的一大亮点在于通过TFT液晶屏实时显示了当前温度值、设定值、当前运时间等，还能通过彩色曲线显示2 min内温度变化趋势。文中提出的实时时钟编程思想，可在高速微处理器上实现长时间定时，对其他大惯性控制系统的设计具有一定的借鉴意义。
参考文献
[1] 贺艳秋，黄大贵.电阻炉FuZZy_PID温度控制系统[J]. 橡胶工业，2006（53）：109-109.
[2] 宏晶公司.单片机器件手则：STC89C51RC-RD+GUIDE-CHINESE.2006：42-43.
[3] 杜克铭，姚燕，李景涌.基于STC89C52的多路温度传感器标定系统[J].电子技术应用，2009（4）：152-155.
[4] 王节旺.一种基于STC89C52RC单片机的计时系统的设计方案[J].微型机与应用，2011（6）：28-30.
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