基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)分析

吳迪

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷向前發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也日新月異，人們的生活水平不斷提高，對產(chǎn)品的要求也是水漲船高。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)展生產(chǎn)新產(chǎn)品，企業(yè)對生產(chǎn)過程的溫度提出了很高的要求，那么良好的溫度控制系統(tǒng)就顯得尤為重要了。應(yīng)用單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心元件，既能實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制的要求，又能提高整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。本文詳細(xì)說明了基于單片機(jī)為核心的整個(gè)系統(tǒng)功能及運(yùn)行狀態(tài)，提出了設(shè)計(jì)方案。

隨著技術(shù)水平的不斷提高，人們對相關(guān)的生產(chǎn)溫度要求，越來越高。那么怎么樣進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)節(jié)，就成了相對重要的問題。同時(shí)在傳輸?shù)倪^程中也要保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，并且要采取相應(yīng)的技術(shù)來控制溫度，保證在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，是所有溫度控制系統(tǒng)所面臨的的重要問題。單片機(jī)作為控制核心，能夠方便簡單的對溫度指標(biāo)進(jìn)行比對和控制，使產(chǎn)品能夠在一定相對恒定的溫度下生產(chǎn)。

一、系統(tǒng)的功能及工作原理

（一）系統(tǒng)的功能。這個(gè)系統(tǒng)中最重要的是核心元器件，就是單片機(jī)，它的主要作用就是通過儀器設(shè)備對溫度進(jìn)行檢查，并將完整的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，單片機(jī)將檢測到的數(shù)據(jù)與設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，然后自動調(diào)節(jié)溫度到標(biāo)準(zhǔn)溫度。保證生產(chǎn)過程中的溫度相對穩(wěn)定，確保產(chǎn)品能夠保質(zhì)保量的生產(chǎn)。

（二）系統(tǒng)的工作原理。利用傳感器來收集溫度信號，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過放大后傳給單片機(jī)，單片機(jī)通過對這些信號的相關(guān)的過濾，去掉干擾項(xiàng)，然后經(jīng)過與控制量的對比，確定需要調(diào)節(jié)的量，并將結(jié)果傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)來處理，保證溫度的恒定。

二、基于單片機(jī)的溫度檢測方式

實(shí)際應(yīng)用中，一種是利用半導(dǎo)體溫度傳感器來收集溫度，這種傳感器能夠輕易的將溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓或者電流信號，使兩種信號存在一定的數(shù)量關(guān)系。通過儀器處理可以實(shí)時(shí)現(xiàn)實(shí)相對應(yīng)的溫度。

使用熱電偶來測量溫度是另一種方法，這種方式適用于很多不是能夠直接測量的地方和要求精度較高的地方，由于熱電偶測量需要很長的測量時(shí)間，并且電路易受外界干擾，容易產(chǎn)生較大誤差，對使用的環(huán)境要求較高。

溫度的檢查方法有很多種分類，按照敏感元件與被測介質(zhì)是否有接觸，可分為接觸式和非接觸式兩種，兩種方法有著不同都得檢查區(qū)間。接觸式是按照物體受熱后，發(fā)生熱膨脹，并將這種膨脹傳導(dǎo)到儀器儀表上的一種方式。另一種方法是是通過熱輻射與被測物體溫度的對應(yīng)關(guān)系來確定溫度的。

在這個(gè)系統(tǒng)中，單片機(jī)可以根據(jù)需要進(jìn)行定時(shí)定期對被測物質(zhì)進(jìn)行檢測和顯示，當(dāng)溫度高于設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，進(jìn)行操作和報(bào)警，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，方便維護(hù)人員查閱。

三、溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）硬件電路設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路是由單片機(jī)、傳感器、顯示器、執(zhí)行原價(jià)、調(diào)節(jié)閥等組成。其中單片機(jī)是核心元件，通過傳感器收集信號，再傳給單片機(jī)，經(jīng)過處理后，控制執(zhí)行元件，來調(diào)節(jié)溫度。同時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況，增加外圍設(shè)備比如：鍵盤、報(bào)警電路與顯示儀器等，完善系統(tǒng)的相關(guān)功能。

（二）軟件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的軟件也是由C語言編程的，系統(tǒng)的操作軟件也是通過C語言編成，這也有利于維護(hù)和識讀。主程序分成若干個(gè)模塊，并用接口將它們連接在一起。主程序用于監(jiān)測溫度的變化，并對實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，控制各個(gè)子程序的運(yùn)行，達(dá)到資源的有效配置和優(yōu)化。系統(tǒng)通過對監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行跟蹤比對，一旦出現(xiàn)偏差就會進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，達(dá)到溫度控制的目的。

（三）溫度檢測的開發(fā)與應(yīng)用。在溫度測量中，有一種傳感器的應(yīng)用，給檢測工作帶來了很大的突破，它就是熱電偶傳感器。它具備很多優(yōu)點(diǎn)：熱電性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時(shí)間而變化，有足夠的物理化學(xué)穩(wěn)定性，不易氧化或腐蝕；電阻溫度系數(shù)小，導(dǎo)電率高，比熱小；測溫中產(chǎn)生熱電勢要大，并且熱電勢與溫度之間呈線性或接近線性的單值函數(shù)關(guān)系；材料復(fù)制性好，機(jī)械強(qiáng)度高，制造工藝簡單，價(jià)格便宜。熱電偶傳感器也有自身的缺陷，它的輸出信號要經(jīng)過一定的處理才能被使用。

基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)被越來越多的應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中。它不僅能夠?qū)囟冗M(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，還能通過監(jiān)測的數(shù)據(jù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。這些特點(diǎn)，使生產(chǎn)的效率大大提升，具有很高的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值，將來基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的使用一定會更加廣泛。