基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

霍坤明

摘 要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)取得了長足了發(fā)展，人們的生活也日益提高。人們對(duì)所需求的產(chǎn)品提出了不同程度的新要求，為了滿足人們并迎合人們對(duì)產(chǎn)品的需求，企業(yè)采取了不同的方法手段，溫度控制系統(tǒng)是運(yùn)用最為良好的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性能確保生產(chǎn)產(chǎn)品所需的溫度，從而確保生產(chǎn)有序的持續(xù)進(jìn)行。 使用單片機(jī)作為溫度控制系統(tǒng)的核心，能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制，這種控制在大幅度地提升被控溫度的技術(shù)性能指標(biāo)。本文在詳細(xì)分析基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的功能及工作原理，研究在實(shí)際過程控制當(dāng)中單片機(jī)在溫度控制系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用，最后提出了單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度傳感器；設(shè)計(jì)；檢測(cè)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)溫度越來越重視，溫度的測(cè)量與控制也被提升到了一定的高度，逐漸變得越來越重要，然而在實(shí)際測(cè)量與控制環(huán)節(jié)當(dāng)中仍然存在著很多問題，通過哪些方法手段對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，在傳輸過程中還要保證數(shù)據(jù)的正確性，而且還要采取方法手段對(duì)所測(cè)溫度場(chǎng)實(shí)行較為精確的控制，是目前溫控系統(tǒng)面臨的重要問題。在實(shí)際操作中，單片機(jī)的控制方便、使用簡(jiǎn)單與靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)能夠做到對(duì)溫度實(shí)行相應(yīng)的控制，通過相應(yīng)的技術(shù)性能指標(biāo)來完善溫度控制系統(tǒng)，這樣對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量有著很大的提升作用。

一、單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的功能及工作原理

（一）單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的功能。單片機(jī)作為溫度控制系統(tǒng)的核心元器件，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程進(jìn)行溫度控制發(fā)揮著重要的作用，單片機(jī)在此系統(tǒng)里功不可沒。在控制功能進(jìn)一步細(xì)分的基礎(chǔ)上，我們不難發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的主要功能就是可以對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，然后將檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過一定的傳輸介質(zhì)傳送給監(jiān)控人員，操作人員在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置的時(shí)候發(fā)揮著重要的作用，他可以隨時(shí)調(diào)整溫度適應(yīng)不同的溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)所，一旦溫度不符合標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)在沒有人為的干預(yù)下自動(dòng)將溫度調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)溫度，保證產(chǎn)品生產(chǎn)所需的溫度，在適度的溫度下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生長。

（二）單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的原理。傳感器在捕捉溫度信息發(fā)揮著重要的作用，通過傳感器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大，單片機(jī)就會(huì)將其控制到處理的范圍以內(nèi)。在這個(gè)時(shí)候，信號(hào)經(jīng)過數(shù)字濾波以后，標(biāo)度就會(huì)逐漸轉(zhuǎn)換出來，并通過把溫度顯示出來。與此同時(shí)，當(dāng)實(shí)際檢測(cè)到的溫度值與之前設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較。在通過輸出控制量的數(shù)值，來進(jìn)行導(dǎo)通的時(shí)間以及加熱的功率的優(yōu)化，從而能有效的調(diào)節(jié)溫度環(huán)境。在整個(gè)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，單片機(jī)做整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分，并對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制，該系統(tǒng)的應(yīng)運(yùn)用來解決工業(yè)以及日常生活中對(duì)溫度控制的問題。主要的目的就是為了能夠達(dá)到檢測(cè)和控制溫度的目的，使測(cè)控的精度更加準(zhǔn)確，該設(shè)備的應(yīng)用使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性好、可靠性高并且速度較快，具備靈活性。

二、基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)方法

在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，半導(dǎo)體模擬溫度傳感器是測(cè)量溫度的主要方法，這種傳感器通過測(cè)量的溫度信息通過一定的方式轉(zhuǎn)換成電壓或者電流，傳感器輸出的電壓或電流與溫度在一定范圍存在著關(guān)系，主要呈線性關(guān)系。這種通過測(cè)量溫度與電壓或電流之間的相互轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的可視化，無形中實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣信息的放大。

熱電偶是溫度測(cè)量的另一種方法，這種測(cè)量方法沒有半導(dǎo)體模擬溫度傳感器測(cè)量法強(qiáng)大，在具體的應(yīng)用中，熱電偶測(cè)量法彌補(bǔ)了半導(dǎo)體模擬溫度傳感器測(cè)量法的測(cè)量精度問題，該方法測(cè)量的精度是相當(dāng)高的，但是在精度測(cè)量高的基礎(chǔ)上測(cè)量過程相對(duì)復(fù)雜，測(cè)量工作持續(xù)的時(shí)間長，由于熱電偶測(cè)量方法在測(cè)量過程中要使用電路，受到外界不確定因素的干擾比較大，容易出現(xiàn)較大的測(cè)量誤差，給使用者帶來不必要的麻煩。

溫度檢測(cè)方法的分類根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)分類是不一樣的，按照敏感元件和被測(cè)介質(zhì)接觸與否，可以分為接觸式與非接觸式兩大類，這兩類檢測(cè)方法的每一種溫度檢測(cè)方式在一定程度上具有相應(yīng)的檢測(cè)區(qū)間。接觸式溫度檢測(cè)方法主要是基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測(cè)儀表以及基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測(cè)儀表，非接觸式溫度檢測(cè)方法主要是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系?；趩纹瑱C(jī)的溫度控制系統(tǒng)，在單片機(jī)的外部添加各種接口滿足系統(tǒng)的需要，對(duì)不同環(huán)境下的物質(zhì)溫度進(jìn)行不定期的檢測(cè)與顯示，并且根據(jù)檢測(cè)的實(shí)際場(chǎng)所的情況進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)檢測(cè)的溫度超過一定標(biāo)準(zhǔn)就就進(jìn)行報(bào)警，并做好相關(guān)的提醒記錄，便于今后工作人員查詢與使用。

三、溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）硬件電路的開發(fā)與應(yīng)用。硬件電路是整個(gè)溫度監(jiān)控系統(tǒng)中的重要組成部分，在研究與開發(fā)過程當(dāng)中，在系統(tǒng)控制中把單片機(jī)作為主機(jī)，然后再將傳感變送器、多路開關(guān)等設(shè)備有效的結(jié)合，再充分結(jié)合相關(guān)轉(zhuǎn)換器與調(diào)節(jié)閥等各種操作設(shè)備，當(dāng)這些設(shè)備有效結(jié)合在一起的時(shí)候就能夠達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)，可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)于某些環(huán)境的溫度進(jìn)行自動(dòng)控制目的。也可以根據(jù)內(nèi)外部環(huán)境的不同增加鍵盤、報(bào)警電路與顯示電路等各種設(shè)備，以便可以更好完善系統(tǒng)的實(shí)際功能。

（二）軟件開發(fā)與應(yīng)用。系統(tǒng)的操作軟件也是通過語言進(jìn)行交流的，該系統(tǒng)主要是使用C語言實(shí)現(xiàn)，對(duì)單片機(jī)也是用C語言編程達(dá)到各種功效。主程序?qū)Ω鱾€(gè)模塊進(jìn)行清晰劃分，并用語言將各個(gè)模塊串聯(lián)起來。主程序的主要功能是通過一定的程序監(jiān)測(cè)溫度，并在不同時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、讀出并且處理。它的功能還有控制芯片的測(cè)量當(dāng)前溫度值，同時(shí)負(fù)責(zé)調(diào)用各個(gè)子程序使其達(dá)到有效配置和優(yōu)化。系統(tǒng)依據(jù)不同時(shí)段監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。假如實(shí)際測(cè)量的溫度與預(yù)先在系統(tǒng)設(shè)置的溫度出現(xiàn)一定的偏差，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同的措施調(diào)整偏差，并達(dá)到預(yù)期的目的。

（三）溫度檢測(cè)的開發(fā)與應(yīng)用。熱電偶傳感器的應(yīng)用，無疑中對(duì)溫度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)又一突破。它也是傳感器的一種。該傳感器的高精度是很多傳感器無法比較的，這種傳感器不僅質(zhì)量好而且價(jià)格便宜。該傳感器整體構(gòu)造簡(jiǎn)單，測(cè)量的范圍廣等特點(diǎn)，決定了它的反應(yīng)速度是非常理想的。熱電偶傳感器也有自身的缺陷，它輸出的電壓信號(hào)仍相對(duì)比較微弱，識(shí)別的電壓范圍很窄，所以在處理這種問題時(shí)，就是要對(duì)信號(hào)進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)處理，然后經(jīng)過使用高放大倍數(shù)的電路來實(shí)現(xiàn)。

結(jié)束語：基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)正是研究人員研究的如火如荼，并且應(yīng)用到各行各業(yè)的溫度控制的系統(tǒng)。它的應(yīng)用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)有效的檢測(cè)，并能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行精確測(cè)量。這系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，在宏觀上能夠提升社會(huì)的生產(chǎn)效率，在微觀上能夠極大地方便使用者實(shí)現(xiàn)查詢操作，該溫度控制系統(tǒng)具有很高的推廣價(jià)值，將來的應(yīng)用前景一定非常廣泛。

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