基于单片机温度控制系统的研究

单片初技术・ＳＣＭ　Ｔｅｃｈ　ｎｏｌｏｇｙ　基于单片机温度控制系统的研究　文／王雪丽　很多行业中都会用到大量的　用电加热设备和温度控制设备。单　片机技术具有操作使用方便、结构　简单便于维护、灵活性大并且具有　定的智能性等特点，可以精确的　进行技术控制，提高产品的质量和　一３在一个温控系统中如何选择合适的单　控制的情况下，利用十进制数字显示器的实际　温度值，这有利于实现人们进行简单和方便的　片机和传感器　３．１选择ＡＴ８９Ｃ５１作为系统的单片机　单片机在整个控制系统中占有主导地位。　温度监测。　性能。　在主要考虑选择时应该考虑单片机的处理速　度，数据存储容量，价格和通信方式。在考虑　５单片机温度控制系统的设计硬件和软　件系统　５．１温度控制系统的硬件电路系统的原理硬细成　适当后选择了控制系统的ＡＴ８９Ｃ５ｌ作为主芯　片。ＡＴ８９Ｃ５１具有以下特点：具有４ＫＢ的闪　存芯片和ｌ２８ＫＢ的程序存储器。ＡＴ８９Ｃ５１的　【关键词】单片机温度控制传感器　最高频率可以达到３２ＭＨｚ的，具有８位数据　的处理能力，拥有３２个ＩＯ端口和两个定时器。　３．２选择ＤＳ１８Ｂ２０作为系统的传感器　在具体的应用中，经常采用单片机对温　度进行控制，因为它不仅具有控制方便、使用　该系统采用ＤＡＬＬＡＳ半导体公司生产线　简单和灵活性强等优点，而且还可以大幅度地　数字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０来采集温度数据，　提高并满足被控温度的技术性指标要求，从而　ＤＳｌ８Ｂ２０属于全新一代的微处理器专为智能　对提高产品的质量和数量有极大的帮助。因此，　温度传感器的配置。在温度测量和控制仪表，　基于单片机的温度控制系统在处理工业生产中　测量和控制系统，以及大型设备的工业，民用，　的控温问题方面具有很好的应用前景。　军事等众多领域有着非常广泛的应用。它的优　１单片机的简单介绍及其工作原理　点是特别明显，具有结构紧凑，简单界面，传　输距离远等特点。　所谓的单片机（ＭＣＵ）是一个微型计算机。　它是在一个设备中的ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，Ｉ／Ｏ　３．３确定适合单片机温度控制的系统框架　接口的一组或多个组件和中断系统，以及作为　系统包括数据采集模块，单片机控制模　当前主流的ＳＴＭ３２　ＡＲＭ公司生产的的Ａ６和　块，显示５部分模块，温度设定模块和所述驱　Ａ７都属于微控制器。只要给一个外部单片机　动电路。实时数据采集模块负责采集温度数据，　加上电源，并设置振荡电路和外部中断电路，　收集温度数据给单片机，由数据显示部分上显　就可以方便的实现单片机控制。由于其体积小，　示所处理的微控制器。设置模块可以设置在预　功能强大，成本优势，主要作用是改善劳动条　定的温度，当检测到的温度低于设定温度的情　件，节约能源，生产设备，并且可以防止事故　况下，单片机控制所述驱动电路以开始加热，　的发生，以获得良好的技术指标和经济效益。　并发出报警声；当检测到的温度高于设定温度　因此，基于单片机的温度控制系统在国内外受　时，停ＩＥ加热。　到越来越多的关注，并已被广泛使用。　４单片机温度控制原理概述　２分析并选择出最适合的温度控制方式　传感器是测量温度信息的主要载体，通　（１）第一种方法是使用纯硬件的闭环控　过将电压信号转化成的毫伏级后的传感器的温　制系统。这个系统的优点是速度快，但可靠性　度信息提供给电路，然后通过电路放大，弱电　相对较差，控制精度是比较低的，弹性小，电　压信号慢慢地放大，微控制器的范围内调节的　路复杂，调试，安装都不容易实现，高精度的　可自由支配的，然后通过输入端Ａ／Ｄ转换器　温度控制的要求变得更加困难。　的电压信号转换成数字信号进行转换。然后，　（２）第二种方法是将ＦＰＧＡ／ＣＰＬＧ或与　相应软件的数字信号被输入到主机中去。使用　使用ＦＰＧＡ　ＩＰ核／ＣＰＬＧ方式。它是用ＦＰＧＡ／　中的信号采集到微控制器中，为了提高测量的　ＣＰＬＧ完成采集，存储，显示和Ａ／Ｄ转换等功　精确度，必须在采样时将信号进行数字滤波。　能，实现人机由ＩＰ核的相互作用和信号测量　同时，信号的数字滤波处理后，它就会逐渐被　和分析功能。这种解决方案的优点是系统结构　转换成适当的标度，所得到的温度指标显示在　紧凑，可以实现复杂的测量和控制，操作简便；　ＩＥＤ屏幕上。同时还可以将温度值与提前设定　但其缺点是在调试过程的复杂性，成本较高。　的温度值进行比较，然后按照积分分离ＰＩＤ控　（３）第三种方法是将高精度温度传感器　制偏差之间的两个算法分析的大小，从而得出　组合在一个芯片上。这是完全与微控制器接口　最终输出的控制值，然后确定出导通时间与输　进行系统控制和信号分析，由温度传感器信号　出功率以及控制量的热值，从而有效地调节环　采集和转换的前端进行。此方法克服了前两种　境的温度来达到目的。整个温度控制系统，它　方法的缺点，所以基于单片机和温度传感器控　的主要目的是使实时单芯片温度可以有效地检　制的温度在理论上非常的可行。　测和精确的控制，从而解决了工业生产和日常　生活的温度控制方面很难解决的问题。在难以　２６４・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　温度控制系统的硬件电路包括温度传感　器电路，Ｄ／Ａ转换电路，Ａ／Ｄ转换电路，单片　机最小系统电路，带通滤波电路，放大电路，　以及一个数字的复用器电路的电磁阀控制电路　和开关电路等。当然，为了实现不同的设计要　求，仍然可以建立在一个单一的芯片上而在系　统的外围设备不同的电路和在不同的配置。例　如可以使用键盘来控制矩阵电路，可用于实现　温度报警蜂鸣器和使用一些液晶显示模块，在　温度异常时将在液晶显示屏上显示出来。通过　这些不同的外设模块，可以更好地提高单片机　温度控制系统。　５．２温度控制系统软件开发理论　温度控制系统的软件主要是用Ｃ语言编　写，实现了单片机的控制权。通过Ｃ语言可　以实现单片机对温度的采集的频率的控制、实　现温度的显示和控制等不同的功能。控制系统　程序包括主程序和子程序。主程序主要用于实　现单片机的初始化，将温度传感器的初始化设　置（读取温度，加工温度，存储温度）被初始　化，并且进行键盘与液晶显示器的初始化。使　用该方法的主程序循环查询来实现对温度的采　集和对温度显示的控制。主程序的主要作用是　实时采集温度的，并且所述传感器的二进制代　码读入到单片机内，并随后经单片机的处理转　化成十进制显示在液晶显示器的上方。　６结束语　在目前的工业生产中基于单片机的温度　控制系统是非常有用的，它不仅能有效的对坏　境温度进行精确的测量，而且能够通过提前设　定的温度数值来调节温度的变化。并且系统开　发成本低，精度高，可靠性强，操作灵活的特　点，大大提高了生产效率。因此，我们应大力　推广使用单片机的温度控制系统。　参考文献　…１夏晓南．基于单片机的温箱温度和湿度的　控制［Ｊ］．现代电子技术，２０１２，１　２（３）：４２—　４４．　【２］刘攀，俞杰．基于单片机的温度测控系统　［Ｊ］．兰州交通大学学报，２０１１，４（５）：１２－　１　４　作者单位　长春职业技术学院吉林省长春市１　３００３３