基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的開發(fā)與應用

楊婧芳++祁惠梅

摘 要：科技的進步導致人們對溫度的要求也發(fā)生了非常大的轉變。在實現(xiàn)溫度控制的過程中，借助單片機進行是一種主流方案。研究表明，采用這種當時，不僅能夠對溫度進行合理的控制，滿足用戶的需求，還有助于推進單片機的發(fā)展，為企業(yè)帶來更大的利益。因此，在近些年，引入單片機科學的控制溫度成為解決生產(chǎn)中溫度問題，提升產(chǎn)業(yè)效益的關鍵。文章結合實際，闡釋單片機的應用。

關鍵詞：單片機 溫度控制系統(tǒng) 開發(fā) 應用

在工業(yè)生產(chǎn)中常常需要對溫度這個參數(shù)進行控制，所以研究溫度控制系統(tǒng)具有深遠的意義，如今關于溫度的控制更是應用到養(yǎng)殖業(yè)之中，例如：豬舍溫度，孵化室溫度等，為了保證某種環(huán)境下溫度的適宜，要做好溫度控制系統(tǒng)的研制和探究工作，進而保證工作效益，提高經(jīng)濟收益。當前以AT89C51為核心的溫度控制系統(tǒng)比較常用，同時也可以實現(xiàn)很好的溫度控制，在選擇溫度傳感器時DS18B20比較常用，利用所測量的溫度值與預先設定的溫度值進行比較，溫度較低則要啟動加熱裝置，溫度較高則要啟動制冷裝置。本文就是基于單片機溫度控制系統(tǒng)進行分析，使溫度控制更加有效。

1、單片機概述

單片機最早被稱作微型計算機。它主要是借助ROM、RAM等等多個元件構成的一個綜合系統(tǒng)。鑒于其體積相對較小，并且在較小的提及之內蘊含著較大的能量。因此，單片機被廣泛的運用于農(nóng)業(yè)、化工。機械、醫(yī)學以及生活等等諸多方面。在現(xiàn)代工業(yè)化中運用單片機能夠使外用電源和晶振效用，對數(shù)據(jù)進行有序的處理，進而達到控制溫度的效果。通過這種模式，可以為企業(yè)生產(chǎn)帶來便利，將企業(yè)的資源更加廣泛的運用于生產(chǎn)當中，降低生產(chǎn)風險，增加能源利用率，進而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在長期的實踐中發(fā)現(xiàn)，借助單片機進行溫度控制，能夠使單單片機在各行各業(yè)中綻放出異樣的風采。

2、單片機的型號選擇與系統(tǒng)框架

2.1 單片機型號的選擇

在整個溫控系統(tǒng)中，單片機的型號至關重要，要求所選擇的單片機具有高性價比、高內存、運行速度快等特點。經(jīng)過多次的實驗認證，由ATMEL生產(chǎn)的AT89C51單片機擁有4k字節(jié)可編程閃速程序存儲器，鎖定三級程序存儲器，內部數(shù)據(jù)存儲器大，共有128×8位，具備上述所要求的條件，是構造溫度控制系統(tǒng)的理想選擇。

2.2 傳感器的選擇

在溫度傳感器的選擇上，本文重點討論采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，采用此傳感器對溫度數(shù)據(jù)進行采集。DS18B2可以適用3.0V到5.5V的電壓，電壓范圍適用較廣，也可以由數(shù)據(jù)線供給電源；通訊便利，單線接口即可實現(xiàn)雙向通信；支持多點組網(wǎng)測溫功能，多個DS18B20可并聯(lián)在唯一的三線上進行溫度的測量；可以測量的溫度范圍為零下55℃至125℃；分辨率高，可編程的分辨率為9至12位，測溫精度較高。

2.3 系統(tǒng)框架的構建

本系統(tǒng)主要包含了數(shù)據(jù)采集、電路驅動、溫度設置、顯示以及單片控制等多個模塊。本系統(tǒng)的工作流程如下：由數(shù)據(jù)模塊實時采集溫度數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳送給單機片，數(shù)據(jù)信息經(jīng)單機片處理后再傳送至顯示模塊，將信息顯示出來。設置模塊的主要作用是提前預定溫度，即為預定溫度，在監(jiān)測過程中，當檢測到系統(tǒng)溫度低于預定溫度時，單機片立即自動控制電路，運行加熱程序，加熱電路，同時會有警報聲提醒溫度出現(xiàn)異常；當檢測到的溫度達到預定的溫度時便會停止加熱，系統(tǒng)開始正常運行。

3、單片機溫度控制系統(tǒng)的開發(fā)與應用

3.1 硬件系統(tǒng)的開發(fā)與應用

在溫度控制系統(tǒng)開發(fā)過程中，經(jīng)常會選用單片機作為核心控制器件，由單片機控制多種轉換器、傳感變送器以及多路開關實現(xiàn)溫度控制。另外，為了使系統(tǒng)更加具體，在實際應用時還可以增加其他電路設計，例如為了避免電路遭到破壞，可以應用報警電路提醒溫度已經(jīng)超出界限范圍；還可以外加顯示電路，實現(xiàn)更為直觀的觀測溫度；應用鍵盤輸入設定溫度值，可以根據(jù)不同場合對于溫度的要求而重新設定，使溫控系統(tǒng)可以用于多個場所。

3.2 溫度檢測的開發(fā)與應用

在進行溫度檢測時經(jīng)常會選用熱電偶傳感器，因為較其他傳感器比較，熱電偶傳感器不但價格較低，而且精度要更高一些，反應速度也很快，測量范圍也比較廣，綜合來看性價比較高，所以應用比較實用。但是熱電偶傳感器存在一個缺點，就是它輸出電壓信號在幾毫伏到幾十毫伏之間，十分微弱，所以在使用熱電偶傳感器時一般都會搭配放大電路使用，通常運用熱電偶調理模板可以實現(xiàn)這一要求。另外，要使用冷端補償法保證熱電偶在使用時提供恒定不變的溫度。

3.3 軟件開發(fā)與應用

單片機進行編程來實現(xiàn)各種功能的語言主要是C語言，應用循環(huán)查詢的方式顯示和控制溫度，首先要對模塊進行初始化，之后調用讀取溫度、處理溫度、顯示溫度等模塊的程序，實現(xiàn)溫度的控制，主程序的作用就是通過調用子程序實現(xiàn)讀取溫度、顯示溫度、啟動溫度控制模塊等。軟件處理之后，熱電偶測量到的溫度值會經(jīng)過A/D轉換電路的處理，變?yōu)閿?shù)字，再經(jīng)過單片機借口傳送到單片機內部。根據(jù)對比結果的不同，系統(tǒng)通過程序自動控制升溫系統(tǒng)和降溫系統(tǒng)工作，如果測量溫度與設定溫度之間差距較大，則要達到兩者平衡則需要一段時間，所以要執(zhí)行截斷功能，在這段時間內，溫度修正，逐漸與設定溫度平衡。由此可知，溫控系統(tǒng)的軟件開發(fā)是系統(tǒng)的控制核心，硬件工作由軟件編程控制。

4、結論

基于單片機的溫度控制系統(tǒng)應用廣泛，該系統(tǒng)具有實時、有效和精確檢測溫度的特點，還可以預設溫度并對此進行調節(jié)溫度調控，能夠滿足人們對于溫度越來越高的要求。該系統(tǒng)因低成本、高精度、操作靈活而備受人們的關注，市場前景十分廣闊。

參考文獻

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