基于AT89S52单片机的温度控制系统

　　3．1. 3 线性插值法简介

　　热敏电阻的主要优点是：温度系数大、灵敏度高、适合于高精度测量。但其缺点是存在非线性，为了提高显示的准确度，需要对热敏电阻进行线性插值法处理。该方法根据精度要求对温度特性曲线进行分段，分段越多，线性化的近似精度越高，分段后用若干折线段逼近曲线，折点的坐标值存入表中，测量时要先用折半查找法判断出被测温度对应的热敏电阻属于哪一折线段，然后根据相应折线的斜率进行线性插值从而求出被测温度。下面用图示的方法说明线性插值法：

　　图3中k为折点的序号，Tt为根据插值法算出的温度值，Tact为相应的阻值对应的实际温度值。显然当分段越多，即Rk和Rk+1间的间距越小时，Tt和Tact之间的间距越小，实测值与计算值之间的误差越小。

　　根据图3可知温度表达式的通式为：

　　式中：Vt为采集到的热敏电阻两端的电压值，It由所选用的恒流源决定。

　　3．2 恒流源

　　从热敏电阻的特性可知，在高温时，变化相同的温度引起的阻值变化较小，即温度系数较小，传统的解决方法是加大恒流源的电流。由于温度较低时热敏电阻的阻值变大，加在热敏电阻两端的电压也变大，当此电压超出运算放大器正常工作电压时，此时恒流源将不能正常工作。显然低温时恒流源工作电流不能太大，高温时又要求恒流源工作电流不能太小。为了克服这对矛盾，我们将恒流源分为两档，分别为10μA和100μA。利用单片机控制继电器可以实现两档恒流源的自动切换。当温度为100℃以下时使用10μA的恒流源，当温度为100℃以上时使用100μA的恒流源。这样就相当于提高了高温时的灵敏度，从而可以提高温度采集的精度，该方法既扩大了控温仪的控温范围，又保证了测量精度。

　　图4为改进后的恒流源电路图。基准采用的是LM285系列1．2V的稳压管，两端接有滤波电容。NPN三极管的型号为9013。热敏电阻是采用Wavelength公司生产的型号是MODEL TCS651的100K(25℃)热敏电阻，性能优良。继电器两端接有续流二极管用来避免电流关断过程中对三极管造成损坏，同时降低了对系统的干扰。IN输入端由单片机的I／O口控制，当IN端为高电平时，三极管导通，电流由100μA切换到10μA。控温模块从OUT端采集热敏电阻两端的电压，其两端接有滤波电容。

　　编程过程中，我们将0℃～180℃对应的热敏电阻阻值放入数组中。模数转换器AD7705将采集到的电压信号转化为数字变量。单片机可以实现热敏电阻阻值的插值算法。对热敏电阻阻值进行查表计算，从而可以算出当前的实际温度。

　　4 结束语

　　将温度控制系统和恒流源与我所自行研制的PID模块相连。上电后系统的升降温运行良好。依据不同晶体的特性要求，采用相应的温度变化速率。保证了晶体工作环境的安全，有效地延长了晶体的寿命。