戴尚新

摘 要水溫控制系統(tǒng)有著指定的單片機作為主控模塊；溫度采集也對控溫精度有一定的要求，顯示頻采用液晶顯示模塊。具體的操作流程，首先要對溫度進行預(yù)設(shè)，其次要獲得水溫可采用溫度傳感器進行測量，實時顯示的溫度經(jīng)過串口傳達到單片機。單片機將數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的溫度的數(shù)據(jù)進行對比，若溫度有差異達不到標準，低了就要進行加熱達到設(shè)定溫度，高了報警器就會報警。

【關(guān)鍵詞】水溫自動控制系統(tǒng) 電子技術(shù) 探析

傳統(tǒng)的水溫控制系統(tǒng)是用溫度控制棒進行加熱的，當水溫低時加熱棒開始進行工作，但是也存在局限性，就是不存在平衡點，溫度延遲發(fā)生加熱過度的現(xiàn)象，一定程度上造成了能源的消耗。所以水溫可自動控制的系統(tǒng)的出現(xiàn)是十分必要的，從預(yù)設(shè)溫度，水溫測量，對于水的情況會實時顯示，在溫度上會根據(jù)水的溫度的變化自動調(diào)節(jié)，形成一個安全、完整、高效的過程。水溫超出預(yù)設(shè)溫度時同樣的報警器會進行報警。

1 硬件設(shè)計

1.1 單片機的選擇條件

為了順應(yīng)當前計算機市場的快速發(fā)展，市場上除了常見的八位單片機系統(tǒng)以外還出現(xiàn)了一系列新型單片機系統(tǒng)，包括AVR系列，PIC系列，MSP430系列等。為了提高硬件設(shè)施的參數(shù)，選擇單片機時應(yīng)注意不同系統(tǒng)的單片機組成，為了形成完善的系統(tǒng)不僅需要高速的CPU處理器，還需要有兩種龐大的存儲器：ROM和RAM，以及終端集成器、定時器、計時器和負責不同功能的IO接口。

選擇方案如下：

（1）主控芯片選擇電壓5伏、有7個中斷源的C8051單片機，利用該單片機的大量“CISC”復(fù)位指令，在該系統(tǒng)處于低能耗模式時仍可利用存儲器進行數(shù)據(jù)存儲。

（2）主控芯片選擇主體為硅半導(dǎo)體，組成較為復(fù)雜的STC12C5A60S2單片機，由于該單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了最基本的電路組成與內(nèi)部結(jié)構(gòu)以外，還包括更為高效的處理器、存儲器等。由于其運行周期較短，所以相較于8051系列單片機，這一STC12C5A60S2系列的單片機處理數(shù)據(jù)的效率更高、運行過程更為穩(wěn)定、并且耗能更少。根據(jù)上述兩種單片機系統(tǒng)的各項特點進行分析，在硬件設(shè)計中采取STC12C5A60S2 單片機來進行電路的管控與處理。

1.2 電源供電電路

當主控芯片選擇STC12C5A60S2 系統(tǒng)時，該系統(tǒng)需要5伏電壓，而系統(tǒng)需要更高的電壓供電，即12伏。所以這就需要在電源的正負極之間安裝如下圖所示的引腳設(shè)施。整個系統(tǒng)的供電包括供給驅(qū)動電路以及顯示裝置，按照如圖1所示的電路進行供給，再利用穩(wěn)壓芯片等設(shè)施講原本的電壓進行輸出，即可供給使用。

1.3 時鐘電路

時鐘電路在單片機的工作中起著重要的調(diào)節(jié)作用，時鐘電路為單片機的工作提供相關(guān)信號明確時間，利用外部時鐘方式以及內(nèi)部時鐘方式這兩種方式進行電容處理，其中外部電路就是將12M晶振連接在相關(guān)引腳之間，并且利用并聯(lián)的方式進行電容處理。通過內(nèi)外部時鐘方式的合作讓各個部件更加高效互相配合。

1.4 復(fù)位電路

復(fù)位電路就是指在計算機運行的過程中，一旦程序產(chǎn)生了難以解決的故障以及錯誤時，可以采用復(fù)位電路的措施，通過掉電復(fù)位或者引腳復(fù)位，使系統(tǒng)的CPU以及其他關(guān)鍵程序恢復(fù)原有設(shè)定值，從而使系統(tǒng)再次開始工作。而如果采用掉電復(fù)位的方式使系統(tǒng)重新工作，就需要注意單片機引腳的復(fù)位信號，一旦該信號出現(xiàn)，就意味著要進行單片機復(fù)位，該復(fù)位操作不同于引腳復(fù)位，一旦掉電復(fù)位開始，就意味著單片機內(nèi)部所有數(shù)據(jù)都恢復(fù)初始化，依據(jù)圖2所示電路圖，使系統(tǒng)重新開始工作。

1.5 溫度數(shù)據(jù)采集電路

1.5.1 溫度傳感器的選擇

為了滿足計算機系統(tǒng)使用時對溫度傳感器穩(wěn)定的工作要求預(yù)計對數(shù)據(jù)處理的精確性的要求，在當前多種溫度傳感器中選擇相對更加精確的數(shù)字式溫度傳感器一DS18B20。

1.5.2 DSI8B20溫度傳感器的特點

該溫度傳感器的具體特點如下：

（1）測量溫度的范圍廣泛，上至零上125℃，下至零下55℃；

（2）測量可以精確到不同測量點；

（3）擁有內(nèi)部儲存器可以進行相關(guān)序列號的儲存；

（4）通過全世界獨有的“一線總線”接口方式進行數(shù)據(jù)傳輸；

（5）在極短的時間內(nèi)就可以實現(xiàn)溫度的數(shù)字化轉(zhuǎn)，大大提高了數(shù)據(jù)處理的效率。

2 有關(guān)于系統(tǒng)中軟件的設(shè)計

2.1 程序流程的運行

首先對于系統(tǒng)的初始化處理是十分必要的，檢測電路的信號會由單片機進行接收，單片機根據(jù)信號來判斷是否滿足設(shè)備的需求，若不滿足，那么單片機必須持續(xù)的對信號進行接收。如果符合了加熱裝置的要求，那么接受信號的點必須閉合，而加熱裝置開啟。再進行延時來判斷是否要將繼電器斷開，停止加熱。最后，單片機還必須對信號進行再次檢測，對于加熱裝置的開啟條件再一次進行判定。

2.2 程度的設(shè)計及調(diào)試

結(jié)合相關(guān)流程設(shè)計圖，單片機進行指令編寫最終實現(xiàn)每個程序的功能，再進行調(diào)試。從從實際出發(fā)，對所要出現(xiàn)的問題提前做好準備，同時對調(diào)試方式進行選擇，單步或者斷點是常用的兩種，通過仿真軟件對程序進行檢查，看最終執(zhí)行的結(jié)果是否與自己的預(yù)先設(shè)定完全一致，程序在循環(huán)上面有沒有使用錯誤，確保硬件系統(tǒng)與軟件算法及相關(guān)程序準確無誤的情況下再下載到單片機里對硬件的組裝進行測試。對硬件進行檢查同樣的在確保無誤后進行調(diào)試。在室溫下進行調(diào)試，先設(shè)定一定的初始水溫，給定不同的參數(shù)來測定傳感器與加熱器的靈敏度，通過調(diào)試獲得一個最合適的值。對外界溫度的變化進行模仿，確定各個電路的正常運行。最后確定軟硬件是否可以完全協(xié)調(diào)一致發(fā)展，進行程序細節(jié)的微調(diào)，軟硬件結(jié)合將所寫的程序下載到主控芯片中去。

3 結(jié)語

此智能溫控系統(tǒng)與以往溫控系統(tǒng)相比，具有的優(yōu)勢就是，它能夠自動完成一切性能，不需要人的主動參與，這樣就避免了人為因素產(chǎn)生的誤差。選擇合適的單片機作為主控芯片，合適的溫度器進行數(shù)據(jù)采集，相關(guān)設(shè)備的準確配合，造就了溫度的設(shè)定，對溫度進行采集，同時也可實現(xiàn)超線報警。

參考文獻

[1]黃強.模擬電子技術(shù)[M].北京：科技出版社，2013（01）.

[2]王效華，張永梅.單片機原理與應(yīng)用[M].北京：交通大學出版社，2014（05）.

[3]金發(fā)慶.傳感器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015（08）.

[4]孫曉娜.單片機通信技術(shù)與工程實踐[M].北京：人民郵電出版社，2014（01）.

作者單位

重慶信科通信工程有限公司 重慶市 401121endprint