基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

姜坤

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息系，河南新鄉(xiāng)，453000）

1 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)原理

SCM是嵌入式微型系統(tǒng)，等效于微型計(jì)算機(jī)設(shè)備。體積小，無需外部硬件即可節(jié)省金錢。拋光機(jī)是溫度控制系統(tǒng)的核心。

在生活中，溫度是通過對人體的感知而獲得的，對于機(jī)器也是如此。溫度信息被轉(zhuǎn)換成信號(hào)，傳感器用于傳感，綜合信息被發(fā)送給員工進(jìn)行合理控制。單芯片微波能夠根據(jù)與溫度有關(guān)的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換和分析，在與設(shè)定溫度比較的前提下適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)和控制溫度，實(shí)時(shí)檢測溫度差，最后進(jìn)行詳細(xì)組織?？梢宰觥？刂茢?shù)據(jù)。圖1顯示了單芯片溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。

1.1 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)

單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊主要利用溫度信息采集，利用A/D轉(zhuǎn)換器將采集到的統(tǒng)計(jì)信息轉(zhuǎn)換為清晰的數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行整合并上傳到單片機(jī)中。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，選擇多個(gè)樣本進(jìn)行連續(xù)數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過連續(xù)轉(zhuǎn)換后，確定采集到的數(shù)據(jù)是否符合規(guī)格，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)，則繼續(xù)循環(huán)運(yùn)行。

1.2 數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì)

該模塊的單芯片溫度控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)顯示和放置以及數(shù)字濾波。該過程是在A / D轉(zhuǎn)換后運(yùn)行數(shù)據(jù)處理過程。數(shù)字濾波是此操作的重點(diǎn)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，以前收集的模擬數(shù)據(jù)由單片機(jī)接收，并反復(fù)檢查和接受收集的樣本數(shù)據(jù)以使偏差最小，精度大大提高。

2 設(shè)計(jì)方案

該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想是以AT89C52單片機(jī)為控制核心。整個(gè)系統(tǒng)的硬件部分包括溫度檢測部分，控制執(zhí)行部分，顯示和鍵盤系統(tǒng)以及最小系統(tǒng)基本電路。該系統(tǒng)使用單芯片測微計(jì)來獲取溫度傳感器數(shù)據(jù)，并將其與系統(tǒng)設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制運(yùn)行中的系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。

圖1 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)所需完成的功能，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。通過使用AT89C52單片機(jī)和新型測溫裝置設(shè)計(jì)多點(diǎn)溫度控制加熱控制系統(tǒng)，并根據(jù)房間中每個(gè)點(diǎn)的溫度實(shí)時(shí)控制加熱，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)舒適和加熱。提高經(jīng)濟(jì)效益。溫度-壓力傳感器由溫度敏感元件和檢測電路組成。從使用的角度來看，溫度傳感器可以大致分為兩種類型：接觸型和非接觸型。前者用于直接接觸待測物體以檢測待測物體的溫度變化，后者用于制造溫度傳感器和待測物體。將物體分開一定距離，以檢測從待測物體發(fā)出的紅外線，從而達(dá)到測溫的目的。此設(shè)計(jì)中的溫度傳感器使用Dallas Semiconductor Company的DSl8820數(shù)字溫度傳感器。該傳感器支持“單線總線”接口，可輕松進(jìn)行多點(diǎn)溫度測量，并且還可以設(shè)置9-12位分辨率。最高精度為±0.0625℃，即使在斷電后，具有分辨率設(shè)置和用戶設(shè)置的警報(bào)溫度存儲(chǔ)E2PROM也可以保存。由于體積小，系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活方便，因此該產(chǎn)品支持3至5.5V的電壓范圍。

圖2 基于AT89C52單片機(jī)的紅外測溫方案

4 電路設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)與分析

電子產(chǎn)品僅在打開時(shí)才起作用。在設(shè)計(jì)具有紅外保護(hù)功能的自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)之前，需要設(shè)計(jì)一個(gè)精密電源。分析了工作原理和一些基本參數(shù)。由于其性質(zhì)，精心設(shè)計(jì)了烘烤室溫度控制系統(tǒng)的電源。

整流是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過程，其基本原理是利用晶體二極管的單向電導(dǎo)率。

4.2 中央控制器AT89C52

AT89C52是由美國Atmel Corporation生產(chǎn)的世界上最新的高性能8位單芯片微型計(jì)算機(jī)。該芯片采用FLASH存儲(chǔ)技術(shù)，內(nèi)部具有2KB字節(jié)的高速閃存，并封裝在DIP中。如今，是用于中小型系統(tǒng)的最流行的單片機(jī)。AT89C52可以構(gòu)成真正意義上的單芯片微型應(yīng)用系統(tǒng)，從而減小系統(tǒng)體積，提高系統(tǒng)可靠性并降低系統(tǒng)成本。只要程序長度小于4K，所有四個(gè)I / O端口都提供給用戶?？梢杂?V的電壓對其進(jìn)行編程，并且擦除時(shí)間僅為10毫秒，這是8751/87051擦除時(shí)間的一百分之一。與8751/87051的擦除時(shí)間相比，器件損壞并不容易。沒有兩個(gè)電源。重寫時(shí)不要拉出芯片，因?yàn)檫m合許多嵌入式控制領(lǐng)域的要求。

4.3 紅外人體檢測電路的分析與設(shè)計(jì)

無源熱釋電紅外探測器廣泛應(yīng)用于電子防盜和人體探測器領(lǐng)域，因其價(jià)格低廉，技術(shù)性能穩(wěn)定而受到用戶和專業(yè)人士的歡迎。

由于人體的體溫通常恒定在37度，因此特定的波長會(huì)發(fā)出大約10 um的紅外線。無源紅外探頭的工作原理是檢測人體發(fā)出的大約10uM的紅外輻射。從人體發(fā)出的約10uM紅外線通過更精細(xì)的濾光片增強(qiáng)，并聚集在紅外傳感器源上。紅外感應(yīng)源通常使用熱電元件。當(dāng)人體的紅外線溫度變化時(shí)，該元素失去電荷平衡并發(fā)射電荷。檢測和處理后，后續(xù)電路可以生成警報(bào)信號(hào)。

5 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)功效

作為溫度控制系統(tǒng)的核心，單片機(jī)千分尺在各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)和開發(fā)領(lǐng)域中對溫度控制工作起著不可或缺的作用。在將單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)投入實(shí)際使用的過程中，發(fā)現(xiàn)并收集了更強(qiáng)大的功能。

5.1 數(shù)據(jù)收集與放置

在單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)是溫度檢測的主要工具。在單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)完成對當(dāng)前溫度的檢測之后，溫度控制系統(tǒng)可以依靠特定的傳輸介質(zhì)來組織先前檢測到的數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)奖O(jiān)視器。在系統(tǒng)設(shè)置過程中，控制器將查閱先前收集的數(shù)據(jù)并根據(jù)當(dāng)前情況及時(shí)調(diào)整溫度，以針對不同類型，不同環(huán)境和不同領(lǐng)域控制溫度控制系統(tǒng)模式。必須能夠被總結(jié)和創(chuàng)建。在所有主要生產(chǎn)區(qū)域中，都可以合理控制所生產(chǎn)物品的溫度，并建立隱形的保險(xiǎn)層。對于農(nóng)產(chǎn)品，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行大大增加了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量。

5.2 抗干擾設(shè)計(jì)

單芯片溫度控制系統(tǒng)在軟件編程中具有強(qiáng)大的“抗干擾”功能。由于主要行業(yè)生產(chǎn)過程中的機(jī)器操作多種多樣，因此在接收數(shù)據(jù)信號(hào)的過程中不可避免地會(huì)發(fā)生干擾?？紤]到這種情況，單芯片溫度控制系統(tǒng)采用兩種方法來解決該問題：數(shù)字濾波器和按鍵去抖動(dòng)。

數(shù)字濾波器主要使用科學(xué)算法對輸入的常規(guī)數(shù)據(jù)執(zhí)行詳細(xì)和專門的計(jì)算，并最終將其轉(zhuǎn)換為另一組科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)信息。然后，將重新過濾此信息，以最終獲得強(qiáng)大的安全性和可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果。

按鍵去抖動(dòng)是依靠硬件電路和軟件來實(shí)現(xiàn)抗干擾效果的另一種方法。為了最大程度地提高所收集數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性，或者在強(qiáng)烈干擾工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的情況下，某些工業(yè)還依賴于電路或軟件設(shè)備。從抗干擾和防搖擺的角度來看，該方法可以在最終統(tǒng)計(jì)中獲得安全保險(xiǎn)數(shù)據(jù)。

6 結(jié)束語

微型計(jì)算機(jī)在智能設(shè)備的開發(fā)中起著重要作用，并且單芯片微控制器由于經(jīng)濟(jì)，實(shí)用且易于開發(fā)而在工業(yè)控制和家用電器領(lǐng)域占據(jù)了廣闊的市場。針對溫控器的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種新的解決方案，設(shè)計(jì)了使用單芯片千分尺和新型測溫裝置的多點(diǎn)溫度控制加熱控制系統(tǒng)，并同時(shí)測量了多個(gè)點(diǎn)的溫度。各溫度可根據(jù)溫度設(shè)定值實(shí)時(shí)控制。電路開/關(guān)和壁掛式鍋爐燃燒和停止，以進(jìn)一步提高房間舒適度和加熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。