基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

葉福成　彭森

摘要：當(dāng)前，我國(guó)的單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究并不是很深化，但是對(duì)于單片機(jī)而言，其溫度控制系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，能夠影響整個(gè)功能的運(yùn)作，是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位。因此，本文以STC12C2052AD單片機(jī)為案例進(jìn)行分析，其中PT100是進(jìn)行溫傳感器的設(shè)計(jì)方法。在進(jìn)行設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，主要是對(duì)單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行應(yīng)用，使其進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)化。一般而言，單片機(jī)的溫度值是需要根據(jù)其之前設(shè)定和檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較得來的，以便能夠進(jìn)行風(fēng)扇電機(jī)的把控，使其在正常范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)其工作裝置進(jìn)行全面的保護(hù)。因此，本文通過本文對(duì)基于單片機(jī)的溫度控制的設(shè)計(jì)研究，給溫度控制設(shè)計(jì)提供思路和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：溫度；軟硬件；程序框圖；設(shè)計(jì)

對(duì)于我國(guó)的社會(huì)發(fā)展而言，溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍是非常廣泛的，比如在家電行業(yè)和電子電力等方面的應(yīng)用。同時(shí)在工業(yè)行業(yè)方面，對(duì)其也存在很大的影響，因?yàn)槿藗円獙?duì)一些的加熱爐進(jìn)行把控，其中還存在對(duì)反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進(jìn)行檢測(cè)和把控。運(yùn)用單片機(jī)能夠?qū)囟冗M(jìn)行高效的把控，還能實(shí)現(xiàn)其簡(jiǎn)化功能，同時(shí)對(duì)于溫度的相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)而言，能夠提升其指標(biāo)，以便保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)規(guī)模。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本文就STC12C2052AD單片機(jī)為案例進(jìn)行其整體框架的設(shè)計(jì)。其中，如圖1所示，該設(shè)計(jì)方案由單片機(jī)電路，傳感器與信號(hào)處理電路，風(fēng)扇控制電路，按鍵與數(shù)碼顯示電路，電源電路等組成。其中，溫度信號(hào)的轉(zhuǎn)換是由溫度傳感器進(jìn)行的，使其信號(hào)呈現(xiàn)為電信號(hào)，隨后通過信號(hào)處理電路使其傳送到單片機(jī)STC12C2052AD，隨后通過單片機(jī)內(nèi)部的AD的作用，得到其溫度相對(duì)于的數(shù)字轉(zhuǎn)換信號(hào)，隨后單片機(jī)將其信號(hào)進(jìn)行溫度值的轉(zhuǎn)換，在數(shù)碼顯示管進(jìn)行相應(yīng)的溫度顯示。與此同時(shí)，對(duì)于如今的溫度數(shù)值和之前的設(shè)定溫度值進(jìn)行科學(xué)的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的溫度小于預(yù)先的設(shè)定值時(shí)，風(fēng)扇和繼電器都不能進(jìn)行正常的工作，對(duì)于當(dāng)前溫度高于預(yù)先的設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)則發(fā)出信號(hào)指示至繼電器，促使風(fēng)扇進(jìn)行工作，從而降低其系統(tǒng)的整體工作溫度，以便達(dá)到溫度的把控效果。

2硬件電路設(shè)計(jì)

（一）單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要是應(yīng)用STC12C2052AD的單片機(jī)進(jìn)行主控芯片的使用，具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的特點(diǎn)。同時(shí)其內(nèi)部的集成主要有專用的復(fù)位電路，存在2路PWM波輸出，具備8路的高速8位（10位）A/D轉(zhuǎn)換功能，因此，能夠體現(xiàn)其內(nèi)部資源的繁雜性和抗干擾能力。在本文的設(shè)計(jì)中，是主要通過內(nèi)部10位A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)化作用。

（二）傳感器信號(hào)測(cè)量與處理電路

對(duì)于本次的電路設(shè)計(jì)中，主要是運(yùn)用TL431進(jìn)行電壓的調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)于電壓調(diào)節(jié)的還存在電位器RPO，該種電壓以4.096V為主，同時(shí)通過R、RP、PT進(jìn)行其測(cè)量電橋的構(gòu)建工作，其中，RP是100Ω精密電阻。對(duì)于PT和RP的電阻值而言，兩者若是存在不相等的情況，則相應(yīng)的測(cè)量電橋主要形成一個(gè)壓差信號(hào)，該信號(hào)通過LM358進(jìn)行放大，最后輸出和溫度相負(fù)荷的電壓信號(hào)，同時(shí)通過AD轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)其信號(hào)的轉(zhuǎn)化功能。

（三）其他電路

其他電路主要包括繼電器控制電、電源電路、按鍵顯示電路、數(shù)碼電路等等。但是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中，主要存在12V和5V的電壓，所以，需要根據(jù)電路的實(shí)際情況進(jìn)行芯片IM2576S-5的利用，使其能夠進(jìn)行降壓穩(wěn)壓，同時(shí)需要將12V電壓通過轉(zhuǎn)化使其為5V電壓。在顯示電路中，主要的顯示方式是以串行轉(zhuǎn)并行為主，主要是通過單片機(jī)的端口對(duì)其的兩個(gè)串行轉(zhuǎn)并行的芯片進(jìn)行控制和實(shí)現(xiàn)功能的。對(duì)于存在的4個(gè)獨(dú)立按鍵而言，則主要是在單片機(jī)的其它端口進(jìn)行連接接受命令的。對(duì)于繼電器而言，是需要單片機(jī)的P口輸出的電壓進(jìn)行其風(fēng)扇電機(jī)的控制，同時(shí)保證其風(fēng)扇電機(jī)和繼電器在其常閉端口的銜接性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于其控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，也能夠進(jìn)行工作，同時(shí)需要對(duì)其設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)，使其能夠設(shè)備不因?yàn)殡娐饭收习l(fā)生溫度升高的情況，從而提升了相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行安全性。

3單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)

（一）主程序主程序流程

首先需要對(duì)單片機(jī)程序的變量進(jìn)行相應(yīng)的初始化，同時(shí)對(duì)AD轉(zhuǎn)換器的寄存器進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，對(duì)其進(jìn)行溫度控制的上下限值進(jìn)行控制如果發(fā)生溫度值小于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí)，需要對(duì)溫度值進(jìn)行讀取，同時(shí)保證數(shù)值的顯示；如果當(dāng)前的溫度大于預(yù)先設(shè)定的溫度上限值時(shí)，則需要通過對(duì)風(fēng)扇電機(jī)的控制，把控對(duì)溫度的變化。如果當(dāng)前溫度小于預(yù)先設(shè)定的下限至?xí)r，相應(yīng)的風(fēng)扇電機(jī)則終止工作，以便保證溫度的正常性。

（二）溫度測(cè)溫程序

對(duì)于本文設(shè)計(jì)過程中，其PT輸出信號(hào)一般是需要借助信號(hào)處理電路的作用實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，使其成為直流電壓，在設(shè)計(jì)程序中，一般需要通過對(duì)單片機(jī)內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器的運(yùn)用，使其對(duì)電壓值的轉(zhuǎn)化，成為數(shù)字信號(hào)。而溫度測(cè)量程序則是設(shè)置AD轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存，對(duì)于其端口和其它的設(shè)置進(jìn)行設(shè)置。其中，AD轉(zhuǎn)換主要是以中斷方式為主，對(duì)于AD轉(zhuǎn)換處于中斷狀態(tài)時(shí)，其會(huì)將轉(zhuǎn)化已經(jīng)完成的位置進(jìn)行標(biāo)注，相應(yīng)的程序則會(huì)對(duì)標(biāo)注的位置進(jìn)行檢測(cè)，通過ADC_DATA寄存器對(duì)其轉(zhuǎn)化的輸出值進(jìn)行讀取，從而進(jìn)行溫度值的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量目標(biāo)。

4結(jié)束語

總之，本文在單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序中對(duì)PT100進(jìn)行利用，使其的高速性和抗干擾性能和其相應(yīng)的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換功能更佳顯著。同時(shí)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，保證其結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性和測(cè)量精度的準(zhǔn)確性。通過數(shù)碼管準(zhǔn)確的顯示其溫度，對(duì)其溫度限值進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置，提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。endprint