趙靜

（青海師范大學物理與電子信息工程學院 青海西寧 810000）

摘要：隨著社會經濟的發(fā)展，人們的生活水平得到顯著提高，同時也對溫度控制有了更高的要求。現(xiàn)今生活中，溫度的測量與控制技術越來越受到各界的重視。溫度測量的有效性與準確性是保證溫度廠達到有效控制的關鍵要素。本文對單片機的類型與結構、進行詳細分析，并對單片機的溫度控制原理進行探索，提出切實可行的改進意見推動單片機溫度控制的進一步發(fā)展，為社會經濟繁榮發(fā)展奠定基礎。

關鍵詞：單片機；溫度控制系統(tǒng)；研究與實現(xiàn)

前言：隨著社會工業(yè)發(fā)展越來越迅猛，單片機溫度控制與測量功能占據(jù)越來越重要的作用。在單片機的使用過程中，如何發(fā)揮對溫度實時采樣的測量功能，達到精準控制溫度廠的效果，是目前最為關注的問題也需要迫切改善的首要問題。這些效果的改善提升不但能帶來方便操作的效果，還能大大提高質量與數(shù)量的監(jiān)控效果。因此，改善單片機的溫度控制性能很好的適應工業(yè)溫度測量需要。

一、單片機基本概述

單片機是一種微型的計算機。其中CPU、RAM、ROM、I/O接口等與中斷系統(tǒng)之間相連接，形成一個完成的器件，雖然體積小巧，但是功能完善，可以快捷輕松的對數(shù)據(jù)進行操作處理，并且便于攜帶。單片機的是由大規(guī)模集成電路發(fā)展而成，性價比較高。因此，在現(xiàn)代工業(yè)生產活動中，單片機得到的廣泛的生產應用，并提高生產環(huán)境與效率，并減少生產中儀器發(fā)生故障幾率，為企業(yè)經濟效益發(fā)展奠定堅實基礎。

二、溫度控制實現(xiàn)方式

根據(jù)具體的觀察研究顯示，單片機的溫度控制測量主要有以下幾種方式：

（一）1FPHA/CPLD或是采用IP內核的實現(xiàn)方式

溫度測量控制過程中，運用FPGA/CPLD進行采集工作，并完成儲集、顯示以及A/D操作，然后IP核進行人機交互、信號測量與分析的工作，來實現(xiàn)整個溫度測量與控制流程。這種方式的優(yōu)點在于結構系統(tǒng)構造緊湊，能對復雜的情況作出分析與控制，并且操做起來也簡單便捷。但是在使用過程中會出現(xiàn)調試程序復雜的現(xiàn)象，投入使用會消耗企業(yè)成本。

（二）純硬件閉環(huán)控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式

生產實踐過程中，純硬件閉環(huán)的溫度系統(tǒng)可與有效提升工作效率，縮短控制時間。但是這和控制系統(tǒng)在實踐生產中可靠性不強，并且有測量控制精度低，靈活性差的特征。純硬件閉環(huán)系統(tǒng)組成機構復雜，在調試與安裝的過程中都會出現(xiàn)問題，不能實現(xiàn)快速操作，從而導致難于在實踐中產生良好的工作效果?？梢?，雖然純硬件閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)速度較快，但是不能實現(xiàn)精準的測量控制效果，無法在工業(yè)生產活動中得到普及。

（三）單片機結合溫度傳感器

單片機可以實現(xiàn)人機界面操作，信號分析處理、系統(tǒng)操控的功能，同時前端的溫度傳感器把經過的溫度信號放大到電路，先轉變成毫伏的電壓信號，然后漸漸放大弱電壓信號直到單片機能夠進行自由處理的可調控范圍，然后轉換器將電壓信號變?yōu)閿?shù)字信號，最后，相關軟件把數(shù)字傳送到主機當中。這種協(xié)作方式能很好的解決上述兩種溫度控制系統(tǒng)的不足之處。本文針對單片機與溫度傳感器結合的溫度控制體系進行分析，為溫度控制系統(tǒng)的進一步發(fā)展做出有力貢獻。

三、單片機的類型選擇與結構構造

（一）單片機的類型選擇

單片機的類型選擇事關重大，必須滿足速率高、內存大、成本低、并通用性強等特征。本次實驗研究選擇AT89S51作為主控芯片，確保溫度測量的準確與高校效。其作為控制主芯的指令集與芯片引腳和因特爾公司生產的產品有較好的兼容效果。具有128字節(jié)的存儲器、先進的全雙工串行通信接口、4kb可編程存儲器、兩個優(yōu)先級與六個中斷源。實際應用中時鐘最高頻率可達到0.33mhz等功能。

（二）傳感器選擇

溫度控住系統(tǒng)選取的是一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20，可以對溫度數(shù)據(jù)進行快速采集。實際應用過程中可以搭載最新一代的智能溫度傳感器，能在軍事、工業(yè)領域等發(fā)揮重要的溫度控制與測量作用，并且傳感器的體積小巧，具有傳輸快速，接口方便的優(yōu)勢，已經逐漸普及到更多領域。

（三）系統(tǒng)框架構造

通常情況下，溫度系統(tǒng)的框架主要由單片機控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、溫度設置模塊、驅動模塊以及顯示模塊構成。系統(tǒng)總體框架如圖一所示。數(shù)據(jù)采集模塊主要進行實時溫度數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳到單片機中，單片機進行處理后傳送到顯示模塊中，從而根據(jù)溫度狀況設置預定溫度。如果檢測到系統(tǒng)溫度小于設定溫度，單片機會驅動電路進行自動加熱，并發(fā)出警報通知，當實際溫度高于設定溫度時，單片機會控制驅動電路停止加熱，從而保證工作正常運行。

四、單片機溫度系統(tǒng)控制與開發(fā)

（一）硬件電路的應用與開發(fā)

硬件電路研究過程中，采用單片機作為主機，同時配備兩路傳感變送器以及多路開關，并與轉換器相連接，達到設置要求，完成控制測量儲液溫度的工作要求。

（二）軟件開發(fā)與應用

軟件采用的主要是C語言進行編程操作的系統(tǒng)。實際應用中，主程序負責溫度的實時顯示與處理；熱電偶測量出來的溫度值會轉化為數(shù)字傳動到單片機，每經過十秒間隔，時間自動控制會進行一次操作，實現(xiàn)對實際溫度進行采樣，并與設定溫度進行對比，根據(jù)對比結果進行溫度調控工作。

（三）溫度檢測的開發(fā)與應用

電熱偶傳感器是溫度控制系統(tǒng)中常用到的一種溫度檢測裝置，實際應用過程中，具有質量好、性價比高、價格低廉、結構簡單、應用廣泛、反映快速的特點。目前偶熱傳感器電壓信號較為微弱，只能對處在幾毫伏與幾十毫伏之間的電壓能有效識別。所以在AID轉換過程中，應先進行信號調節(jié)，并將信號擴大再放到轉換器上，這樣操作提高測量的準確性。

結語：單片機的溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)實踐生產中具有重要的作用，極大的方便工業(yè)生產中的溫度控制，提高企業(yè)生產安全與效率，具有良好的推廣價值與發(fā)展前景。

參考文獻：

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