【正文】 ，具有廣大的市場(chǎng)需求。 由于自然散熱較快 或其他種種因素 ，不僅難以控制 藥液的溫度 ， 也難以確保 在 恒溫時(shí)間內(nèi) 使 藥液充分滲透于病人的 病變部位， 無(wú)法 達(dá)到最佳效果。 1948年世界衛(wèi)生組織（ World Health ）在《世界衛(wèi)生組織章程》中確定了健康的定義。 本課題所采用的 PID算法應(yīng)用于理療恒溫控制系統(tǒng)中，由系統(tǒng)的鍵盤(pán)電路輸入設(shè)定溫度信號(hào)給單片機(jī)，溫度采集電路 將現(xiàn)場(chǎng)溫度信號(hào)送至 單片機(jī)，單片機(jī) 則根據(jù)輸入與反饋信號(hào)的差值 進(jìn)行計(jì)算，輸出控制信號(hào)給 溫度控制電路，實(shí)現(xiàn)加熱 和停止，同時(shí)顯示電路實(shí)現(xiàn) 對(duì) 現(xiàn)場(chǎng)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)被加熱物體的溫度達(dá)到用戶(hù)設(shè)定的溫度時(shí)，溫度控制器發(fā)出信號(hào)，停止加熱。 而 應(yīng)用 傳統(tǒng)的模擬電路 來(lái) 控制， 不僅元器件多、 電路復(fù)雜， 而且抗干師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 擾能力差， 很難達(dá)到理想的控制效果。本課題主要是研究恒溫控制系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，將溫度 控制性能和可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，達(dá)到精確恒溫的目的。應(yīng)用于控制系統(tǒng)的 PID技術(shù)被業(yè)界普遍認(rèn)為前景光明 [4]。 本課題是基于 PID 算法的中醫(yī)理療恒溫控制器， 通過(guò)查找相關(guān)資料，以及對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題的調(diào)研，初步要研究的內(nèi)容 有以下幾點(diǎn) ： （ 1）研究 STC89C52單片機(jī)原理及其應(yīng)用，形成設(shè)計(jì)方案的框架； （ 2） 研究 PID 算法的具體內(nèi)容，理解幾個(gè)典型環(huán)節(jié)的作用和應(yīng)用方法。 控制器以 STC89C52單片機(jī) [作為控制核心，主要包括單片機(jī)的晶振電路和復(fù)位電路，還有溫度測(cè)量模塊、加熱控制模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、串口通信模塊、液晶顯示模塊以及報(bào)警電路、指示燈電路和鍵盤(pán)電路等。系統(tǒng)總體硬件框圖，如圖 21所示。使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。 比較方案一與方案二： 綜上所述， DS18B20具有體積小、使用方便、精密度高、全數(shù)字化、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 輸出低電平時(shí)使得三極管導(dǎo)通，有較大電流通過(guò)繼電器，使電加熱器得以正常工作。℃ ，無(wú)法滿足， 而且頻繁的 接通和斷開(kāi) 繼電器 會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，甚至 損壞 器件 。 方案二 :LCD1602液晶顯示 LCD1602液晶是 字符型液晶顯示，是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示數(shù)字 、字母 、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，常用 的有 16*1， 16*2， 20*2和 40*2等。 STC89C52單片機(jī) 最小系統(tǒng) STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)采用 STC89C52單片機(jī)為核心處理器 [7]?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作 。 圖 22 STC89C52 單片機(jī)引腳圖 單片機(jī)復(fù)位電路 如圖 23所示為單片機(jī)復(fù)位電路。 S1K E Y 1 R41KV C CC122 uFR S TR21K 圖 23單片機(jī)復(fù)位電路 師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 單片機(jī)時(shí)鐘電路 如圖 24所示為單片機(jī)時(shí)鐘電路。晶體振蕩頻率 為 0到 40MHz之間，電容值 為 5到 30pF之間 ，電容值可 對(duì)頻率 作 微 小 調(diào) 節(jié)。 加鍵 S4，用于 向上調(diào)整參數(shù)，每按一次加 1；減鍵 S5，用于 向下調(diào)整參數(shù)，每按一次減 1。 控制器采用 16*2液晶顯示模塊 LCD1602，其 實(shí)物如下圖 26所示 : 圖 26 1602字符型 LCD實(shí)物圖 LCD1602引腳功能 1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的 14腳（無(wú)背光）或 16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如下 : 第 1腳： VSS為地電源。 第 5腳 ： R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低 電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 第 15腳：背光源正極。 報(bào)警 器采用三極管控制，蜂鳴器與發(fā)光二極管接 三極管的集電極，另一端接正 5伏 。 DS18B20可以程序設(shè)定 912位的分辨率，精度為 177。 所以 使用 DS18B20溫度傳感器 使系統(tǒng)簡(jiǎn)單化 ,可靠性良好，也比較節(jié)約成本 。 ℃ 。 DS18B20有三個(gè)引腳，１和３腳為電源引腳，２腳為數(shù)據(jù)引腳。 計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器預(yù)置一個(gè) 55℃時(shí)的基數(shù)值。 圖 29 DS18B20測(cè)溫原理圖 DS18B20與單片機(jī)接口電路 電路采用溫度傳感器 DS18B20，可直接輸出數(shù)字量，單線器件和單片機(jī)的接口只需一根師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 信號(hào)線。 脈沖寬度 T1與周期 T的比值為ρ（占空比），他反映了系統(tǒng)的輸出控制量，我們實(shí)質(zhì)控制的就是這量，從而控制加熱器加熱時(shí)間，達(dá)到對(duì)溫度的控制。 圖 211 PWM 控制原理圖 師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 電路圖 本溫度控制 器 采用 對(duì)加熱器 PWM控制 [12]， 以過(guò)到對(duì)溫度的控制。 光電耦合器的光敏三極管可以通過(guò)的電流可以觸發(fā) 5A的雙向可控硅，在這之中不需要功放環(huán)節(jié)。 V C CR 1 24 7 0P 1 . 7U4M O C 3 0 4 3R 1 1大功率2 0 0R 1 3大功率2 0 0Q2B T A 1 2 6 0 0 DR 1 0大功率39C80 . 0 1 u FL1加熱管V12 2 0 V 圖 212 溫度控制電路 行 通信電路 串行通信是指 依次 傳送 數(shù)據(jù)，每位數(shù)據(jù) 占有 一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。 9910101111121213131414151516161122334455667788P2M A X 2 32C71 04C91 04C41 04 C61 04V C CC51 041234567891110J2D C on ne c t o r 9P P 圖 213 串行通信電路 師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 DS1302時(shí)鐘電路 DS1302的結(jié)構(gòu) DS1302時(shí)鐘芯片 的結(jié)構(gòu) 主要包含有：移動(dòng)寄存器、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、控制邏輯以及RAM。 另一種 是突發(fā)方式下的 RAM， 可一步到位的 讀寫(xiě)所有 RAM的 31個(gè)字節(jié)， 命令控制字 FEH為讀， FFH為寫(xiě) 。 DS1302時(shí)序 在控制指令字 輸入后的下一個(gè) SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí) ， 數(shù)據(jù) 寫(xiě)入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從 最 低位即位 0開(kāi)始。 V c c 21X12X23G N D4R S T5I /O6S C L K7V c c8U3D S 1 30 2P P P 12Y232 .7 68 kV C C B T 13V 圖 215為 DS1302與單片機(jī)接口電路 供電 電路 在日常生活中，最常用、最方便的電源是 220V的工頻交流電源 [14]，但該恒溫控制系統(tǒng)需要的是穩(wěn)定的 +5V電源，所以要為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)直流電源電路。 三端穩(wěn)壓器是一種集成電路元件，在 電路中相當(dāng)于一個(gè)有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的電阻 ，當(dāng)負(fù)載電流 較 大時(shí) ，其內(nèi)部電阻自動(dòng)變小，而當(dāng)負(fù)載電流變小時(shí) ，其內(nèi)部 電阻又 會(huì)自動(dòng)變大，這樣就能 使 穩(wěn)壓器的輸出電壓 較為恒定 。 T1220V 變12V220火線220零線D5Bridge1Vin VoutGNDVR17805220ufC10100ufC11104C12Cap104C13Cap5V變壓器模塊 圖 216 變壓器電路圖 師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體程序流程圖 系統(tǒng)總體流程圖如圖 31所示，首先進(jìn)行初始化，再讀取溫度值并顯示、進(jìn)行按鍵掃描與處理、顯示溫度與時(shí)間值、進(jìn)行 PID運(yùn)算并輸出控制信息對(duì)加熱驅(qū)動(dòng)電路進(jìn) 行控制，以此循環(huán)執(zhí)行。 init()。 keyscanw()。 Displaytemp(temp)。 } if((miao1!=0)||(fen1!=0)||(shi1!=0)) { if(temp==tmph) { henwenfl=1。 TR0=1。amp。 yellow=1。 師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 showtime()。 Baojin=0。 delay1(900)。 showtime()。 Baojin=0。 delay1(900)。 high_time=0。 師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 開(kāi) 始設(shè) 置 鍵 是 否 按 下 ？延 時(shí) 消 抖設(shè) 置 鍵 是 否 按 下 ？鍵 盤(pán) 標(biāo) 志 位 “ 0 ”設(shè) 置 鍵 是 否 釋 放 ？鍵 盤(pán) 功 能 值 加 “ 1 ”光 標(biāo) 閃 爍功 能 值 = 9 ？功 能 值 置 “ 0 ” 、 鍵 盤(pán) 標(biāo) 志 位 置 “ 1 ”加 鍵 是 否 按 下 ？加 鍵 是 否 按 下 ？減 鍵 是 否 按 下功 能 數(shù) 據(jù) 對(duì) 應(yīng) 加 “ 1 ”延 時(shí) 消 抖減 鍵 是 否 按 下 ？返 回調(diào) 整 時(shí) 間 寫(xiě) 入 D S 1 3 0 2功 能 數(shù) 據(jù) 對(duì) 應(yīng) 減 “ 1 ”延 時(shí) 消 抖功 能 值 不 為 “ 0 ” ？YNYNYNYNNYYNNNYNY 圖 32 按鍵功能流程圖 鍵盤(pán) 部分 程序 如下： void keyscan(void) { uchar i,addr。 num++。 case 2:write_(0x80+12)。 //fen write_(0x0f)。 write_(0x0c)。 {while(!add)。 break。 break。 break。 switch(num) {case 1: miao。 case 2: fen。 case 3: shi。 } } } TableDs1302[0]=miao。 WriteSet1302(0x8e,0x00)。 addr+=2。 WriteSet1302(0x82,fen)。 rs=0。 lcden=1。 rs=1。 lcden=1。)。 寫(xiě)操作：將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生起始信號(hào)。每個(gè)寫(xiě)周期必須要有 60μ s 以上的持續(xù)期。兩個(gè)周期之間必須有 1μ s 以上的高電平恢復(fù)期。 while(i0)i。 } 功能 :讀 1字節(jié)函數(shù) uchar tmpread(void) 師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 24 { uchar i,j,dat。i++) { j=tmpreadbit()。 uchar j。j++) { testb=datamp。 i++。while(i0)i。 DQ=1。 delay(1)。 uchar a,b。 tmpwritebyte(0xbe)。 temp=8。 //乘 10表示小數(shù)點(diǎn)后只取 1位，加 return temp。當(dāng)當(dāng)前溫度與目標(biāo)溫度 差大于 10攝 氏度時(shí)不采用 PID，否則采用 PID算法，以師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 滿足對(duì)溫度精度的要求。 // 積分 dError = ppLastError ppPrevError。 // 微分項(xiàng) } 溫度比較處理子程序 void pare_temp() { unsigned char i。i10。 temp=temp/10。 // Perform PID Interation } if (high_time=100) high_time=(unsigned char)(rout/800)。 //停止加熱 low_time=100。 temp=tmp()。 // Read Input rout = PIDCalc ( amp。 low_time= (100high_time) } }} 前溫度到達(dá)設(shè)定值后，就啟動(dòng)定時(shí)器 [18]，開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。 miao2=ReadSet1302(0x81)。 } else { WriteSet1302(0x8e,0x00)。 jishu=1。 write_sfm(