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(jīng)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(shù)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(guān)鍵要素。本文對單片機的類型與結(jié)構(gòu)、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(jīng)濟繁榮發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)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(guān)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(zhì)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(chǎn)活動中，單片機得到的廣泛的生產(chǎn)應用，并提高生產(chǎn)環(huán)境與效率，并減少生產(chǎn)中儀器發(fā)生故障幾率，為企業(yè)經(jīng)濟效益發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

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(nèi)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(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)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(diào)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(chǎn)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(chǎn)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(gòu)復雜，在調(diào)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(chǎn)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(chǎn)活動中得到普及。

（三）單片機結(jié)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(jīng)過的溫度信號放大到電路，先轉(zhuǎn)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(diào)控范圍，然后轉(zhuǎn)換器將電壓信號變?yōu)閿?shù)字信號，最后，相關(guān)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(jié)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(jié)構(gòu)構(gòu)造

（一）單片機的類型選擇

單片機的類型選擇事關(guān)重大，必須滿足速率高、內(nèi)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(chǎn)的產(chǎn)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(lǐng)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(jīng)逐漸普及到更多領(lǐng)域。

（三）系統(tǒng)框架構(gòu)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(shè)置模塊、驅(qū)動模塊以及顯示模塊構(gòu)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(shè)置預定溫度。如果檢測到系統(tǒng)溫度小于設(shè)定溫度，單片機會驅(qū)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(shè)定溫度時，單片機會控制驅(qū)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(guān)，并與轉(zhuǎn)換器相連接，達到設(shè)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(zhuǎn)化為數(shù)字傳動到單片機，每經(jīng)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(shè)定溫度進行對比，根據(jù)對比結(jié)果進行溫度調(diào)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(zhì)量好、性價比高、價格低廉、結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換過程中，應先進行信號調(diào)節(jié)，并將信號擴大再放到轉(zhuǎn)換器上，這樣操作提高測量的準確性。

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

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