摘要：针对出产日子中对温度操控的高精度要求，运用双单片机(SCM)作为硬件渠道，交融无线传输技能、PWM波发生技能，选用PID算法，规划了一种根据双单片机的电烤箱温度操控体系。选用多点测温，进步温度操控精度;运用无线传输芯片nRF24L01进行两单片机之间的通讯，完成检测和操控的别离。一起进行键盘显现电路规划，完成数据的输入、显现功用;进行超限报警电路的规划，避免温度呈现大的超调。通过硬件结合软件调试，整个体系运转杰出，很好的完成了温度操控。
在出产日子过程中，操控目标各式各样，温度操控在出产过程中占有相当大的份额，其关键在于测温文控温两方面。因为单片机具有集成度高、功用强、体积小、价格低、抗干扰才能等优于一般CPU的长处，因而，在要求高操控精度和低本钱的工业测控体系中，一般选用单片机作为数字操控器替代模仿操控器。文献中选用AD590作为温度传感器预设多组PID参数完成温度操控;文献选用单个87C51作为操控器，统筹检测、操控等使命完成温度操控。此二者均选用AD590温度传感器进行温度丈量，其外围电路杂乱、本钱高且精确度低;针对这些问题，该论文选用数字传感器战胜其缺陷。一起该论文选用双单片机来完成操控，选用无线办法进行信号传输，以满意在特定运用环境下，完成远距离的操控。
1 温度操控体系的全体规划
运用单片机完成对电烤箱的安稳操控，其操控体系以单片机为操控中心，选用数字PID的操控算法完成主动操控，到达操控温度的安稳。将多个温度传感器置于电烤箱中，传感器测得多个信号，将这些信号加权均匀之后与设定温度值的给定电压进行比较，选用PID算法，得到操控信号，来驱动履行器动作，到达抱负成果。图1为体系的整体结构框图。
体系挑选STC89C52RC作为主控芯片，既满意大内存、高速率和通用性的要求，又遵从经济节省的准则。运用检测到的信号和给定温度值对应的信号之间的误差，选用PID算法得到操控信号，再通过处理扩大去驱动履行器。而为了能完成长途监控，规划选用双单片机，运用无线模块进行数据传送，到达长途显现、操控和超限报警等功用。
2 温度操控体系的硬件规划
体系的硬件规划首要包含测温接口电路、无线传输接口电路、按键和显现电路和超限报警电路的规划，其体系两个单片机及其外围电路图别离如图2和3所示。
2.1 测温接口电路规划
选用数字温度传感器DS18B20进行温度收集。为进步精度，运用四个传感器通过软件求取均匀值。4个DS18B20能够接到一个I/O口上，但需求运用独立电源;因为该体系I/O口足够，其衔接选用一个传感器对应一个I/O口的办法，如图2所示。若需求更多传感器，能够考虑选用多个传感器对应一个I/O口的衔接办法。
2.2 无线传输接口电路规划
选用nRF24L01芯片完成无线传输，其首要引脚摆放如图4所示。各引脚详细功用如下：CE为发射和接纳的使能端;CSN为SPI的使能端;SCK为SPI时钟输入;MOSI为SPI数据主输从入端;MISO为SPI数据主入从输端;IRQ为中止输出;VCC为电源端，接3.3 V直流电源。
2.3 按键和显现电路规划
2.3.1 按键接口电路规划
规划总共接4个按键。其间3个是用到的，别的一个按键用于功用扩展。其间3个按键的功用别离为：切换键、加一键和减一键，切换键用做显现所测温度与设定温度值显现的切换，加一键和减一键用来改动设定值。
2.3.2 显现接口电路规划
选用4位共阳极LED数码管，它们别离显现温度值的百位、十位、个位和小数点后一位。若要显现设定值。需求按下切换按键即可。共阳数码管需求接上驱动电路，从该电路接到单片机的I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3上，这四位别离是四位数码管的片选口，通过此四位决定是哪位数码管进行显现。数码管的a～dp通过电阻接到单片机的P0口上，通过P0口接纳需求显现数字的段码，然后完成数字的显现。
2.4 超限报警电路规划
当温度超越设定规模时，体系能够及时报警。体系选用蜂鸣器进行报警，行将蜂鸣器接在单片机的I/O口P2.7上，当呈现超限时，将P2.7口置高电平，蜂鸣器报警。
2.5 硬件技能介绍
2.5.1 nRF24L01芯片
该芯片有不同的作业状况，能够通过设置CE和状况寄存器来挑选它的作业状况。作业状况如表1所示。装备为发射形式的nRF24L01将会运用增强式ShockBurst技能来发射数据包。发送设备在发完数据后将主动转为接纳状况等候接纳方的应对信号。若发送设备未接纳到应对信号，它将主动重发这包数据(主动重发敞开的状况下)直到接纳这包数据或重发次数超越了在寄存器SETUP_RETR_ARC设置的所答应的最大重发次数。假如是第二种状况，它将在STATUS寄存器里的MAX_RT位反响出来，而且给出中止。当nRF24L01收到应对信号时，它将以为该包数据成功发送到接纳方，并把这包数据从发射仓库中消除，一起IRQ变低，STATUS寄存器里德中止标志位TX_DS置高。
3 温度操控体系的软件规划
整个体系由主从单片机操控，主单片机担负着检测和处理温度、传送温度、履行PID算法和发生PWM等等的操控使命，从单片机首要完成操控键盘输入、接纳主单片机传过来的温度并显现以及报警等功用。
3.1 主单片机程序规划
主单片机主程序首要包含体系的初始化和调用子程序。体系的初始化包含初始化IO口、变量界说以及nRF24L01的初始化装备等。主单片机首要的功用便是检测温度值并传送给从单片机，一起接纳从单片机传过来的设定值，并进行PID运算，发生PWM波。由此可规划主程序的流程图如图5所示。
3.2 从单片机程序规划
从单片机需求完成的功用有：按键输入设定值、显现从主单片机传送过来的温度值、将设定值传送给主单片机以及超限报警功用，从单片机的程序包含：主程序、按键扫描子程序、显现子程序和双机通讯程序等。其主程序的流程图如图6所示。
3.3 PID算法规划
增量式：PID算法如公式(1)
假如单纯用PID算法，可能会呈现很大的超调，所以在规划软件时，能够加上上下限，当误差值小于下限值时，履行器不动作;当误差值大于上限值时，就将令误差值等于最大值来核算;只有当误差值在上下限区间内，体系才会依照PID算法履行。下列程序为PID输出值程序。
4 定论
依照上述办法规划的硬件电路和程序，通过实践调试，整个体系运转杰出，很好地完成了对锅炉温度的操控。该办法以双单片机作为硬件渠道，将无线传输技能、PWM波发生技能等加入到规划之中，完成了一种高精度、功能安稳温控计划。为往后工业上不同目标的温度操控供给了参阅根据和技能支持。
