CN105045312A - 半微量相平衡系统控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半微量相平衡系统控制器，该控制器主要包括温度检测电路、温度设定电路、光电耦合电路、加热驱动电路、搅拌电机驱动电路、A/D电压采集电路、液晶显示接口电路以及核心处理单元电路。本发明通过温度检测电路获取半微量相平衡系统反应容器内的实际温度，然后将温度设定值与实际温度值相比较，再利用控制算法得到加热驱动电路的控制量；该控制器能够很好的满足半微量相平衡系统反应容器对环境温度精度和均匀性的要求，实现了半微量相平衡反应容器的测控的数字化、自动化，保证了反应环境参量的精度和稳定性。

Description

半微量相平衡系统控制器

技术领域

本发明涉及半微量相平衡与萃取平衡实验装置，具体涉及一种半微量相平衡系统控制器。

背景技术

半微量分析法是一种比较常见的分析方法，介于微量分析和常量分析之间。从保护人类生存环境，节约能源与资源的角度出发，要求化学工作者以绿色化学的理念进行实验与实验技术的设计。在稀有、稀散和贵金属的分离纯化过程中经常遇到溶液的相平衡与多相萃取平衡问题，在进行化学实验中常采用半微量分析法。

目前，国内的半微量相平衡化学反应装置是由有机玻璃载体、微型交流电机、自制平衡管、微型继电器、温度计、水银接点温度计，有机玻璃水槽等组成。在物理或者化学反应过程中，要通过温度计来测量并观察容器内水的温度。水银接点温度计作为温控开关与继电器相连，然后控制加温装置；常用的加温装置为100W的钨丝灯泡；通过微型交流电机带动有机玻璃载体旋转。现有的半微量相平衡化学反应装置主要是手动控制，存在如下缺点：温度检测精度低、温度控制精度低以及自动化程度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半微量相平衡系统控制器。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

该控制器包括温度检测电路、温度设定电路、光电耦合电路、加热驱动电路、搅拌电机驱动电路、电机调速用A/D电压采集电路、液晶显示接口电路以及核心处理单元电路，所述温度检测电路、温度设定电路、光电耦合电路、电机调速用A/D电压采集电路以及液晶显示接口电路分别与核心处理单元电路相连，加热驱动电路和搅拌电机驱动电路分别与光电耦合电路相连。

所述核心处理单元电路包括型号为STC12C5A60S2的单片机。

所述温度检测电路包括DS18B20数字温度传感器，DS18B20数字温度传感器的信号线DQ与所述单片机的一个I/O口相连，并且所述信号线DQ接上拉电阻到所述单片机的VCC引脚。

所述温度设定电路包括74LS08芯片以及温度加键ADD、温度减键MINUS和确定键OK三个功能按键，所述温度加键ADD和温度减键MINUS分别与所述单片机的两个I/O口对应相连，所述温度加键ADD和温度减键MINUS分别与74LS08芯片的一组与门输入端的两端对应相连，74LS08芯片的与门输出端与所述单片机的外部中断源相连，确定键OK与所述单片机的外部中断源相连。

所述A/D电压采集电路使用电位器作为分压元件，电位器的动触点引出端与所述单片机的A/D转换端口相连，电位器的两个静触点分别与单片机的VCC引脚和GND引脚对应相连，两个静触点之间并联去耦电容组。

所述光电耦合电路包括光电耦合器HCPL2630、PNP型三极管Q1以及PNP型三极管Q2，所述PNP型三极管Q1以及PNP型三极管Q2的基极分别与所述单片机的PWM波输出端口相连，所述PNP型三极管Q1以及PNP型三极管Q2的发射极分别与光电耦合器HCPL2630的输入端对应相连，所述PNP型三极管Q1以及PNP型三极管Q2的集电极与所述单片机的GND引脚相连，光电耦合器HCPL2630的输出端CON1、CON2分别与加热驱动电路以及搅拌电机驱动电路对应相连；所述加热驱动电路包括第一过流保护电路和第一驱动电路，光电耦合器HCPL2630的输出端CON1接第一过流保护电路中带过流保护的栅极驱动芯片IR2125的IN引脚，该带过流保护的栅极驱动芯片IR2125的HO引脚与第一驱动电路中MOS管IRFB3806的栅极相连；所述搅拌电机驱动电路包括第二过流保护电路和第二驱动电路，光电耦合器HCPL2630的输出端CON2接第二过流保护电路中带过流保护的栅极驱动芯片IR2125的IN引脚，该带过流保护的栅极驱动芯片IR2125的HO引脚与第二驱动电路中MOS管IRFB3806的栅极相连。

所述控制器还包括电源供电电路，电源供电电路包括24V直流电源转5V直流电源电路以及24V直流电源转12V直流电源电路，所述24V直流电源转5V直流电源电路为温度检测电路、温度设定电路、所述A/D电压采集电路、液晶显示接口电路以及核心处理单元电路供电；所述24V直流电源转12V直流电源电路为光电耦合电路、搅拌电机驱动电路和加热驱动电路供电。

所述控制器采用模糊PID控制算法进行温度调节，具体包括以下步骤：若当前时刻k的设定温度为setT，实测温度为realT，则计算出当前时刻k的误差e(k)＝setT-realT，误差变化率ec＝e(k)-e(k-1)，k-1表示上一时刻，然后将误差e(k)和误差变化率ec进行模糊化处理并按照模糊规则库中的模糊规则整定PID参数的增量△Kp、△Ki以及△Kd，对所得到的△Kp、△Ki以及△Kd进行解模糊化处理，进一步计算得到当前时刻k的PID参数Kp、Ki以及Kd的精确值，然后根据增量式PID算法计算得到当前的控制量U(k)。

所述模糊PID控制算法中：

误差e(k)的基础论域为[-3,3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数；

误差变化率ec的基础论域为[-3,3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数；

Kp参数的基础论域为[-0.3,0.3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数；

Ki参数的基础论域为[-0.06,0.06]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数；

Kd参数的基础论域为[-3,3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数。

本发明的有益效果体现在：本发明结合半微量相平衡系统对环境温度精度和均匀性的要求，通过核心处理单元电路与温度检测电路、温度设定电路、光电耦合电路、加热驱动电路、搅拌电机驱动电路、A/D电压采集电路、液晶显示接口电路紧密配合，可以通过A/D采样结果自动调节电机转速，使液体受热均匀，并可以实现容器内环境温度的自动、高精度检测和调节，能够控制反应容器中温度在15～60℃的某个温度点恒温连续48小时，以保证半微量相平衡系统的完整反应能准确完成，并实现了半微量相平衡系统化学反应过程数字化控制以及数字化显示。

附图说明

图1为本发明的结构原理框图。

图2为本发明所述温度检测电路示意图。

图3为本发明所述温度设定电路示意图。

图4为本发明所述液晶显示接口电路示意图。

图5为本发明所述A/D电压采集电路示意图。

图6为本发明所述光电耦合电路示意图。

图7为本发明所述加热驱动电路示意图。

图8为本发明外部结构示意图。

图9为程序流程图。

图10为模糊PID控制算法流程图。

图11为模糊PID控制算法中误差e(k)的隶属函数图。

图12为模糊PID控制算法中误差变化率ec的隶属函数图。

图13为模糊PID控制算法中Kp参数的隶属函数图。

图14为模糊PID控制算法中Ki参数的隶属函数图。

图15为模糊PID控制算法中Kd参数的隶属函数图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

参见图1，本发明所述半微量相平衡系统控制器主要包括：温度检测电路、温度设定电路、光电耦合电路、加热驱动电路、搅拌电机驱动电路、A/D电压采集电路、液晶显示接口电路、电源供电电路以及核心处理单元电路。本发明以STC12C5A60S2单片机为核心处理元件，与各部分功能电路紧密配合实现了半微量相平衡系统容器内温度的自动检测和调整，通过直流加热实现容器中温度能够在15～60度的某个温度点恒温连续48小时保持稳定，电机带动搅拌器使液体受热均匀，以保证能准确完成半微量相平衡系统的完整反应。该控制器能够实现半微量相平衡系统化学反应过程数字化控制，数字化显示，高精度测量，该系统性能稳定，温度测量精度高，温度控制精度高，自动化程度高。

参见图2，所述温度检测电路使用数字温度传感器DS18B20，经过防水铠装处理之后可直接浸入液体内测量温度。DS18B20是一条口线(DQ)通信，使用过程中不需要任何外围元件支持，将DQ与所述单片机的P1.7端口(I/O口)相连，并且DQ接上拉电阻R16到所述单片机的VCC引脚，就可实现单片机与数字温度传感器DS18B20之间相互通信。由于温度传感器采用外部电源供电的方式，不需要强上拉电阻，所以使用5.1KΩ的上拉电阻。DS18B20引脚3接VCC，DS18B20引脚1接GND。

参见图3，所述温度设定电路共包含三个功能按键以及电阻R1(10KΩ)、R2(10KΩ)、R3(10KΩ)，单片机控制系统中需要三个功能键，温度加键“ADD”，温度减键“MINUS”，确定键“OK”，单片机有两个外部中断源和为方便用户随时设定温度，三个功能键需接入单片机的外部中断源。所述“ADD”和“MINUS”两个功能键接入74LS08芯片的一组“与门”输入端，74LS08芯片的“与门”输出端接入单片机的外部中断源功能键“OK”接入单片机的外部中断源具体电路连接为：温度加键“ADD”和温度减键“MINUS”一端接GND，另一端分别接入单片机的I/O口(P2.6、P2.7端口)同时通过上拉电阻R2、R3连接到VCC。74LS08芯片引脚1、2为一组与门输入端，引脚3为该组与门的输出端，引脚3接引脚2接于R3与温度减键“MINUS”之间，引脚1接于R2与温度加键“ADD”之间，确定键“OK”一端接GND，另一端接电阻R1后接入VCC。接于R1与确定键“OK”之间。

参见图4，所述液晶显示接口电路使用以KS0108为控制器的液晶显示屏(LCD12864)，R/W、EN、CSA、CSB分别为读写控制，使能控制和命令数据选择控制端口，将这几个控制信号引脚分别连接到单片机的I/O口，从而实现单片机对液晶显示屏的控制，将单片机的P0口连接到液晶显示屏的并口数据端口D0～D7，用于向液晶显示屏传送数据，实现相互通信。背光灯的电源正极引脚19以及液晶显示器模块的电源正极引脚4接在5V的直流电源上，背光灯的电源负极引脚20以及液晶显示器模块的电源负极引脚3接地。引脚3和引脚4之间并联去耦电容C1、C4。液晶显示屏V0引脚和VEE引脚之间接入电位器RP1(20KΩ)，用以调节液晶显示屏的对比度。液晶显示屏的复位端引脚17与电源正极之间接入电阻R8，引脚17与电源地之间并联电解电容C8，用以保证液晶显示屏正常工作。

参见图5，所述A/D电压采集电路包括5KΩ电位器RP0、去耦电容组。电位器作为分压元件使用，固定电阻两端分别接VCC和GND，电位器动触点引出端接入单片机的A/D转换端口，单片机的A/D转换接口用于电压检测，电位器RP0动触点的移动，采样电压也随之改变，单片机根据采样值的变化通过计算得到电机转速的控制量。由于电位器电阻分配不当、转动系统配合不当以及电位器存在接触电阻等原因，会使动触点在电阻体表面移动时，输出端除有有用信号外，还伴有随着信号起伏不定的噪声，所以在电位器RP0的静触点之间接入10μF的电解电容C30并联0.1μF的独石电容C31，用来消除噪声干扰。

参见图6，所述光电耦合电路包括PNP型的三极管Q1以及Q2(型号为5401)，光电耦合器HCPL2630(U2)，去耦电路，以及电阻R6(250Ω)、R4(10KΩ)、R5(10KΩ)、R7(10KΩ)、R9(250Ω)、R11(10KΩ)。单片机的I/O口P1.3、P1.4输出PWM波分别为JR_PWM、DJ_PWM，使用PNP型的三极管Q1、Q2来驱动光电耦合器HCPL2630，I/O口要加一10KΩ的电阻R5、R11到三极管Q1、Q2基极。光耦二极管正极接单片机的5V电源(VCC)，光耦二极管压降为1.7V，单片机电源为5V，5V-1.7V＝3.3V，流过光电耦合器HCPL2630的电流是15mA，电阻R6、R9的阻值3.3/0.015＝220Ω，光耦二极管负极接220Ω的电阻R6、R9后接入对应三极管的发射极。光电耦合器HCPL2630的输出端使用12V的独立电源，这样就可以防止电压不同对系统运行造成影响。当无脉冲信号输入时，三极管处于截止状态，光耦二极管无电流流过不发光，则光电耦合器HCPL2630的引脚7和引脚6对地的电阻非常大，相当于开关“断开”。当输入端加有脉冲信号时，三极管导通，光耦二极管发光，则光电耦合器HCPL2630的引脚7和引脚6对地的电阻变得很小，相当于开关“接通”。故称无信号时开关不通，为常开状态。将光电耦合器HCPL2630的引脚7和引脚6分别连接到加热驱动电路和搅拌电机驱动电路的输入端，这样就可以实现使单片机与加热驱动电路、搅拌电机驱动电路的光电隔离，有效的防止了电气干扰。为保证光电耦合器HCPL2630能够输出足够的驱动电流，光电耦合器HCPL2630的引脚7和引脚6要接上拉电阻R4、R7到12V的电源。CON1、CON2为光电耦合器HCPL2630输出端口。C37与C38并联组成去耦电容组，接于12V电源和24V直流电源的地端(PGND)之间。

参见图7，所述加热驱动电路、搅拌电机驱动电路的原理构造相同，以加热驱动电路为例，驱动电路包括过流保护电路和驱动电路。所述过电流保护电路中芯片IR2125是一个高压、高速MOSFET及IGBT驱动器，其内部集成有过电流限制和保护电路。IR2125芯片VCC引脚接12V直流电源为芯片提供工作电压，IR2125芯片COM引脚为芯片的公共端接24V直流电源的地端(PGND)。为防止电压突变，在IR2125芯片VCC引脚和COM引脚之间接入电解电容C15。IR2125的CS脚是用来检测电流的。当CS端电压达到开启电压(230mv)时，IR2125芯片检测到过流。这时IR2125芯片会等一段间隙时间以滤掉功率器件开关动作产生的噪声毛刺。过了这段间隙如果CS上电压还在开启电压之上，IR2125芯片的输出驱动器就切换到线性模式，由IR2125芯片的反馈放大器控制输出门极驱动电压。这个反馈放大器和IR2125芯片的输出功率开关组成一个负反馈回路以控制门极驱动电压到一个较低的值，将开关器件电流限制在预设值之内，预设值由CS和VS脚之间的取样阻值决定。ERR脚提供状态指示，当IN为低时，ERR脚被以30mA的下拉电流拉低。当IN变为高是，ERR脚呈高阻状态。当CS脚有过流信号，ERR脚电压将以某个速度上升。如果CS脚电压消失，充电电流将被终止，IR2125又回到正常的开关模式。可是如果故障状态还存在，ERR引脚上和COM之间的电容C17被充电到1.8V以上，那么IR2125芯片内部触发比较器将被触发，输出被关闭。电路如图所示，IN脚为PWM输入，HO是输出控制MOS管Q5(IRFB3806PBF)，IRFB3806PBF作为开关器件使用控制信号启动或者停止。IR2125芯片VB引脚接12V直流电源，IR2125芯片VS引脚接PGND。R17一端接IR2125芯片的输出引脚HO，另一端接MOS管Q5的栅极。R10与R19并联后一端接CS脚以及Q5的源极，另一端接PGND。二极管D5的负极接MOS管Q5的漏极，正极接PGND。加热接口P3用于连接发热元件，一端接24V直流电源，另一端接MOS管的漏极，P3接口两端接入滤波电容C14。指示灯接口一端通过电阻R15连接到24V直流电源，另一端接MOS管Q5的漏极。C12与C13并联组成去耦电容组，接于12V电源和PGND之间。

所述电源供电电路包括24V直流电源转5V直流电源电路和24V直流电源转12V直流电源电路，所述24V直流电源转5V直流电源电路为温度检测电路、温度设定电路、A/D电压采集电路、液晶显示接口电路、核心处理单元电路供电，24V转5V电源电路使用独立的24S05电源，能够有效的防止电磁干扰；所述24V直流电源转12V直流电源电路为光电耦合电路、搅拌电机驱动电路和加热驱动电路供电。

参见图8，本发明所述半微量相平衡系统控制器通过液晶显示屏观察控制系统的实测温度、设定温度、电机状态、电机转速这四个参数。用户可以通过“温度+”(ADD)、“温度--”(MINUS)、“确定”三个功能按键设定容器内温度，拨动开关(停止\开启)可以控制电机的启动或者停止，旋转开关(调速)可以设定电机的转速。

参见图9，控制器开机之后首先完成系统各个功能模块的初始化和使能，包括中断初始化、定时器初始化、LCD初始化、显示初始化、PWM初始化、AD初始化、中断使能。然后从单片机的EEPROM中读取设定的温度值并在液晶显示屏上显示，然后通过温度检测电路获取半微量相平衡系统反应容器内的实际温度并在液晶显示屏上显示，然后将实际温度值与温度设定值相比较，然后利用模糊PID控制算法得到加热驱动电路的控制量(JR_PWM)。然后从单片机的I/O口读取电机的状态，若电机打开，则从A/D采样端口采集电位器上的电压并显示电机转速，电位器上的电压范围是0～5V，对应电机转速25r/min～50r/min，根据采集到的电压计算出搅拌电机驱动电路的控制量(DJ_PWM)；若电机关闭，则显示电机转速为0。之后返回读取实际温度并显示操作，循环进行上面所述的操作步骤。

参见图10，控制器采用模糊PID控制算法进行温度调节。当前时刻k的设定温度为setT，实测温度为realT。将温度的误差e(k)、误差变化率ec和PID参数Kp、Ki、Kd模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级并且建立三角形隶属函数。计算出当前时刻k的误差e(k)＝setT-realT，误差变化率ec＝e(k)-e(k-1)，然后将误差e(k)和误差变化率ec根据隶属函数进行模糊化处理并按照模糊规则库中的模糊规则整定PID参数的增量△Kp、△Ki、△Kd。所得到的△Kp、△Ki、△Kd利用重心法：

$\mathrm{\Δ}Kp=\frac{\underset{i=1}{\overset{7}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{7}{\Σ}}{{\mathrm{\μ}}_i}^{\left(e\right)}\∩{{\mathrm{\μ}}_j}^{\left(ec\right)}{k}_{pij}}{\underset{i=1}{\overset{7}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{7}{\Σ}}{{\mathrm{\μ}}_i}^{\left(e\right)}\∩{{\mathrm{\μ}}_j}^{\left(ec\right)}}$

$\mathrm{\Δ}Ki=\frac{\underset{i=1}{\overset{7}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{7}{\Σ}}{{\mathrm{\μ}}_i}^{\left(e\right)}\∩{{\mathrm{\μ}}_j}^{\left(ec\right)}{k}_{Iij}}{\underset{i=1}{\overset{7}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{7}{\Σ}}{{\mathrm{\μ}}_i}^{\left(e\right)}\∩{{\mathrm{\μ}}_j}^{\left(ec\right)}}$

$\mathrm{\Δ}Kd=\frac{\underset{i=1}{\overset{7}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{7}{\Σ}}{{\mathrm{\μ}}_i}^{\left(e\right)}\∩{{\mathrm{\μ}}_j}^{\left(ec\right)}{k}_{dij}}{\underset{i=1}{\overset{7}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{7}{\Σ}}{{\mathrm{\μ}}_i}^{\left(e\right)}\∩{{\mathrm{\μ}}_j}^{\left(ec\right)}}$

进行解模糊化处理，其中μ_i(e)表示误差e(k)的隶属度，μ_i(ec)表示误差变化率ec的隶属度，k_pij、k_Iij、k_dij分别表示△Kp、△Ki、△Kd参数的模糊值。利用公式：Kp(k)＝△Kp+Kp(k-1)，Ki(k)＝△Ki+Ki(k-1)，Kd(k)＝△Kd+Kd(k-1)进一步计算得到当前时刻k的Kp、Ki、Kd的精确值。然后根据增量式PID算法：U(k)＝△U(k)+U(k-1)，其中△U(k)＝Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]，计算得到当前的控制量U(k)。对下次算法需要用到的变量进行处理之后返回主程序。

参见图11，所述模糊PID控制算法中误差e(k)的基础论域为[-3,3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数。

参见图12，所述模糊PID控制算法中误差变化率ec的基础论域为[-3,3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数。

参见图13，所述模糊PID控制算法中Kp参数的的基础论域为[-0.3,0.3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数。

参见图14，所述模糊PID控制算法中Ki参数的基础论域为[-0.06,0.06]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数。

参见图15，所述模糊PID控制算法中Kd参数的基础论域为[-3,3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数。

参见表1，所述模糊PID控制算法中Kp参数的模糊规则库，误差e(k)、误差变化率ec和△Kp参数模糊化之后的模糊值有分别有NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB这七种情况，其中NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB分别代表模糊值为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。表中列举了误差e(k)和误差变化率ec不同情况下△Kp参数所对应的模糊值。

参见表2，所述模糊PID控制算法中Ki参数的模糊规则库，误差e(k)、误差变化率ec和△Ki参数模糊化之后的模糊值有分别有NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB这七种情况，其中NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB分别代表模糊值为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。表中列举了误差e(k)和误差变化率ec不同情况下△Ki参数所对应的模糊值。

参见表3，所述模糊PID控制算法中Kd参数的模糊规则库，误差e(k)、误差变化率ec和△Kd参数模糊化之后的模糊值有分别有NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB这七种情况，其中NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB分别代表模糊值为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。表中列举了误差e(k)和误差变化率ec不同情况下△Kd参数所对应的模糊值。

表1为模糊PID控制算法中Kp参数的模糊规则库

表2为模糊PID控制算法中Ki参数的模糊规则库

表3为模糊PID控制算法中Kd参数的模糊规则库

本发明的技术指标：

1.能够实现反应容器的温度自动检测，并能够可视化显示；

2.温度测量分辨率0.0625℃，显示精度0.1℃；

3.设定温度范围：15～60℃，设定精度0.5℃；

4.电机功率：50W；

5.调速范围：25r/min～50r/min；

6.温度保持精度：±0.2℃。

Claims (9)

1.半微量相平衡系统控制器，其特征在于：该控制器包括温度检测电路、温度设定电路、光电耦合电路、加热驱动电路、搅拌电机驱动电路、A/D电压采集电路、液晶显示接口电路以及核心处理单元电路，所述温度检测电路、温度设定电路、光电耦合电路、A/D电压采集电路以及液晶显示接口电路分别与核心处理单元电路相连，加热驱动电路和搅拌电机驱动电路分别与光电耦合电路相连。

2.根据权利要求1所述半微量相平衡系统控制器，其特征在于：所述核心处理单元电路包括型号为STC12C5A60S2的单片机。

3.根据权利要求2所述半微量相平衡系统控制器，其特征在于：所述温度检测电路包括DS18B20数字温度传感器，DS18B20数字温度传感器的信号线DQ与所述单片机的一个I/O口相连，并且所述信号线DQ接上拉电阻到所述单片机的VCC引脚。

4.根据权利要求2所述半微量相平衡系统控制器，其特征在于：所述温度设定电路包括74LS08芯片以及温度加键ADD、温度减键MINUS和确定键OK三个功能按键，所述温度加键ADD和温度减键MINUS分别与所述单片机的两个I/O口对应相连，所述温度加键ADD和温度减键MINUS分别与74LS08芯片的一组与门输入端的两端对应相连，74LS08芯片的与门输出端与所述单片机的外部中断源相连，确定键OK与所述单片机的外部中断源相连。

5.根据权利要求2所述半微量相平衡系统控制器，其特征在于：所述A/D电压采集电路使用电位器作为分压元件，电位器的动触点引出端与所述单片机的A/D转换端口相连，电位器的两个静触点分别与单片机的VCC引脚和GND引脚对应相连，两个静触点之间并联去耦电容组。

6.根据权利要求2所述半微量相平衡系统控制器，其特征在于：所述光电耦合电路包括光电耦合器HCPL2630、PNP型三极管Q1以及PNP型三极管Q2，所述PNP型三极管Q1以及PNP型三极管Q2的基极分别与所述单片机的PWM波输出端口相连，所述PNP型三极管Q1以及PNP型三极管Q2的发射极分别与光电耦合器HCPL2630的输入端对应相连，所述PNP型三极管Q1以及PNP型三极管Q2的集电极与所述单片机的GND引脚相连，光电耦合器HCPL2630的输出端CON1、CON2分别与加热驱动电路以及搅拌电机驱动电路对应相连；所述加热驱动电路包括第一过流保护电路和第一驱动电路，光电耦合器HCPL2630的输出端CON1接第一过流保护电路中带过流保护的栅极驱动芯片IR2125的IN引脚，该带过流保护的栅极驱动芯片IR2125的HO引脚与第一驱动电路中MOS管IRFB3806的栅极相连；所述搅拌电机驱动电路包括第二过流保护电路和第二驱动电路，光电耦合器HCPL2630的输出端CON2接第二过流保护电路中带过流保护的栅极驱动芯片IR2125的IN引脚，该带过流保护的栅极驱动芯片IR2125的HO引脚与第二驱动电路中MOS管IRFB3806的栅极相连。

7.根据权利要求1所述半微量相平衡系统控制器，其特征在于：所述控制器还包括电源供电电路，电源供电电路包括24V直流电源转5V直流电源电路以及24V直流电源转12V直流电源电路，所述24V直流电源转5V直流电源电路为温度检测电路、温度设定电路、A/D电压采集电路、液晶显示接口电路以及核心处理单元电路供电；所述24V直流电源转12V直流电源电路为光电耦合电路、搅拌电机驱动电路和加热驱动电路供电。

8.根据权利要求1所述半微量相平衡系统控制器，其特征在于：所述控制器采用模糊PID控制算法进行温度调节，具体包括以下步骤：若当前时刻k的设定温度为setT，实测温度为realT，则计算出当前时刻k的误差e(k)＝setT-realT，误差变化率ec＝e(k)-e(k-1)，k-1表示上一时刻，然后将误差e(k)和误差变化率ec进行模糊化处理并按照模糊规则库中的模糊规则整定PID参数的增量△Kp、△Ki以及△Kd，对所得到的△Kp、△Ki以及△Kd进行解模糊化处理，进一步计算得到当前时刻k的PID参数Kp、Ki以及Kd的精确值，然后根据增量式PID算法计算得到当前的控制量U(k)。

9.根据权利要求8所述半微量相平衡系统控制器，其特征在于：所述模糊PID控制算法中：

误差e(k)的基础论域为[-3,3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数；

误差变化率ec的基础论域为[-3,3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数；

Kp参数的基础论域为[-0.3,0.3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数；

Ki参数的基础论域为[-0.06,0.06]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数；

Kd参数的基础论域为[-3,3]，模糊化为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}七个等级，并建立三角形隶属函数。