文/劉益志

現(xiàn)如今，科技的不斷發(fā)展，對環(huán)境產(chǎn)生了極大的負擔(dān)，如大氣污染、水污染等問題變得十分嚴(yán)峻，勢必會對人們的實際生活構(gòu)成威脅。新時期，為改善當(dāng)前環(huán)境質(zhì)量，應(yīng)加強對溫度與濕度等的管控，從而營造更為舒適、和諧的生活環(huán)境，可為人們健康提供保障。為實現(xiàn)對溫度的管控，應(yīng)重視溫度控制系統(tǒng)的規(guī)范化設(shè)計，全面了解單片機的運行原理，強化對各項參數(shù)的管控，從而提高溫度控制效果。

1 硬件設(shè)計

1.1 整體結(jié)構(gòu)

結(jié)合系統(tǒng)功能分類，溫度控制系統(tǒng)的硬件主要分成單片機、主控模版、輸入通道、輸出通道與保護電路五部分，其中，單片機屬于溫度控制系統(tǒng)的主角與核心，利用單片機來對外部存儲器進行擴展，從而形成了一個主控模板。溫控箱主要扮演保護電路的角色，其主要是利用鉑電阻溫度傳感器來測量溫度，并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號，利用A/D轉(zhuǎn)換器來對數(shù)字量工作進行轉(zhuǎn)換。在此基礎(chǔ)上，對數(shù)字量實施數(shù)字濾波處理，既可在顯示器上將溫控箱溫度顯示出來，運用控制算法計算之后，能結(jié)合溫度值數(shù)據(jù)來對溫控箱功率進行管控，從而實現(xiàn)對溫度的管控。

1.2 主控模板的設(shè)計

溫度控制系統(tǒng)中的主控模板主要是由單片機、復(fù)位、外部始終與存儲器擴展等電路所組成的，獨立的單片機內(nèi)部的存儲器，其容量定不會滿足系統(tǒng)需求，在此種情況下應(yīng)予以擴展。對存儲器進行擴展時，應(yīng)注意將PO口作低8位地址線與數(shù)據(jù)總線，其中，P2口擔(dān)任高8位地址線，主要是由于PO口分時復(fù)用，要將高8位地址線利用地址鎖存器來進行鎖存處理。對于單片機而言，復(fù)位功能主要是由外部復(fù)位電路來執(zhí)行，且復(fù)位電路連接方法呈現(xiàn)多樣化，如手動復(fù)位、上電復(fù)位等方式。時鐘電路屬于一種內(nèi)部運行模式，其會在內(nèi)部系統(tǒng)中產(chǎn)生高增益反相放大器，進而產(chǎn)生振蕩器，其和外接晶體諧振蕩器會產(chǎn)生相應(yīng)的自激振蕩器，可獲取標(biāo)準(zhǔn)波特率。

1.3 輸入通道的設(shè)計

輸入通道主要包含A/D轉(zhuǎn)化器、溫度傳感器等電路，主要是借助溫度傳感器來將溫控箱溫度予以轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成電量之后輸出去，這成為輸入通道的核心性作用。在此種模式下，電量單片機無法進行識別，此時，則需要借助A/D轉(zhuǎn)換器來予以轉(zhuǎn)換，可將模擬的電量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字值，以便單片機更好的控制和判斷。通常來講，溫度傳感器種類繁多，鑒于傳感器構(gòu)成方法、測量原理與材料等的差異，溫度傳感器的測量精度與測量范圍會產(chǎn)生明顯差異，可見，必須要結(jié)合使用的實際用途來選擇合適的溫度傳感器。在溫度控制中，A/D轉(zhuǎn)化器是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其分辨率、應(yīng)用價值、精度與轉(zhuǎn)換速度等都會對溫度控制器產(chǎn)生極大的影響，因此，在選擇A/D轉(zhuǎn)化器時，必須要考慮其轉(zhuǎn)換率、測量精度等因素。

1.4 輸出通道的設(shè)計

通常來講，輸出通道主要包含可控硅輸出與溫控箱功率調(diào)節(jié)模塊等電路。當(dāng)前，溫度控制系統(tǒng)可介乎可控硅來對功率進行調(diào)節(jié)。其中，可控硅又可劃分為零位控制與相位控制，相位控制在調(diào)節(jié)電壓有效值上更為便捷，主要被應(yīng)用在電爐與燈光上；而零位控制主要被應(yīng)用到加熱器負載之中，既可調(diào)控溫度，也不會污染環(huán)境?？煽毓栌挚煞譃閱蜗蚩煽毓枧c雙向可控硅，其主要扮演功率驅(qū)動器的角色，被應(yīng)用到微機控制系統(tǒng)之中。

1.5 保護電路

保護電路主要是在溫控箱的溫度發(fā)生超標(biāo)時予以保護，及時將傳感器測量數(shù)據(jù)和所提供的定值同電壓比較器進行比較之后，如若發(fā)生溫度超標(biāo)現(xiàn)象，電壓比較器可將電源斷開，進而達到保護溫控箱的效果。

1.6 抗干擾處理

開展抗干擾處理時，硬件抗干擾屬于基礎(chǔ)模式，其主要從防與抗角度出發(fā)來開展抗干擾操作。而今，實施抗干擾處理時，主要是就干擾源進行消除或抑制處理，把系統(tǒng)耦合通道予以斷開。硬件的抗干擾設(shè)計處理，主要是采取接地、濾波與隔離等處理方式。

2 軟件設(shè)計

2.1 主程序模塊設(shè)計

所謂的主程序模塊包含上電之后的整體軟件框架結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)初始化性兩個部分。開展系統(tǒng)初始化處理時，應(yīng)對串口、A/D芯片與單片機等模塊實施初始化處理，待到初始化完畢之后，科學(xué)設(shè)定溫度參數(shù)。設(shè)定完溫度之后，全面分析與判斷系統(tǒng)運行鍵的運行性能，等到按下運行鍵之后，應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)的實際需求來對各模塊功能予以調(diào)節(jié)，如數(shù)據(jù)處理、采集等功能，要求其實施循環(huán)控制，直到系統(tǒng)徹底停止之后。

2.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計

此模塊主要是利用采集溫度信號來把模擬量在A/D轉(zhuǎn)換器下轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并向單片機提供。軟件工作之后，系統(tǒng)會將多個樣本進行連續(xù)性采集，經(jīng)過系列轉(zhuǎn)換之后來判斷數(shù)字量是否達到標(biāo)準(zhǔn)，若未達到，應(yīng)繼續(xù)循環(huán)運行直至徹底停止，并開展數(shù)字濾波處理。

2.3 數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計

在此模塊中，主要包含顯示處理與數(shù)字濾波等層面，其主要發(fā)揮A/D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字量處理工作，在此過程中，數(shù)字濾波扮演著重要的角色。通過轉(zhuǎn)換后，模擬信號會被單片機接受，對采集的樣本實施多次驗證，以求降低偏差值。實施多次采樣之后，運用軟件算法能大大提升最終值可靠度與精準(zhǔn)度，主要應(yīng)用數(shù)字濾波算法。

2.4 抗干擾設(shè)計

在軟件上的抗干擾設(shè)計上，應(yīng)采取數(shù)字濾波器與按鍵消抖兩種抗感染處理方法。數(shù)字濾波器主要是將輸入的數(shù)據(jù)運用科學(xué)的運算法則轉(zhuǎn)換成另一組數(shù)據(jù)，并作濾波處理，其安全性強、可靠度高。而按鍵消抖則是以硬件電路、軟件來達到消抖的效果。

3 結(jié)束語

近些年來，我國信息技術(shù)、科學(xué)技術(shù)等都得到了質(zhì)的發(fā)展，誕生了微信計算機，通過不斷的發(fā)展，產(chǎn)生了單片機?；趩纹瑱C的溫度控制系統(tǒng)，其可對環(huán)境溫度進行測量與顯示，可依照一定的溫度標(biāo)準(zhǔn)來進行調(diào)整，從而滿足溫度指標(biāo)。新時期，溫度控制系統(tǒng)設(shè)計工作的實施，應(yīng)從硬件設(shè)計與軟件設(shè)計兩個角度出發(fā)，進而提高設(shè)計質(zhì)量，以確保溫度控制系統(tǒng)的高效運行。

參考文獻

[1]霍坤明.基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].企業(yè)導(dǎo)報,2015(06):15+17.

[2]呂俊亞.一種基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機仿真,2012,29(07):230-233.