陳蓮芳

摘? 要：該文簡要分析了單片機溫度控制系統(tǒng)的工作原理，對其功能及結(jié)構(gòu)展開分析，探討了單片機溫度控制系統(tǒng)在電爐工作中的具體應用，探索了單片機溫度控制系統(tǒng)方案中的硬件設計的思路，并對這一系統(tǒng)的各部分進行分析，之后探索該系統(tǒng)中軟件方面的工作流程、資源配置及軟件設計內(nèi)容，詳細論述了單片機溫度控制系統(tǒng)方案，以期為相關(guān)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：單片機? 溫度控制系統(tǒng)? 軟件? 硬件? 方案

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）04（a）-0011-02

近年來，我國信息科技水平獲得了一定的提升，其中，單片機作為新型技術(shù)之一，因其具有操作簡單、靈活的功能特點而被廣泛應用在各個領(lǐng)域。單片機溫度控制系統(tǒng)的應用，給人們的生活帶來了極大的便利，這在一定程度上可提高人們的生活品質(zhì)。但在實現(xiàn)單片機溫度控制系統(tǒng)的實際過程中，存在著較大的困難，主要是由于其功能較為繁瑣，不僅需合理配置硬件構(gòu)件，還需設計好軟件系統(tǒng)。因此，在制定單片機溫度控制方案時，應對系統(tǒng)的軟件與硬件配置加以重視，并進行科學的處理，以有效實現(xiàn)單片機溫度控制。

1? 單片機溫度控制系統(tǒng)相關(guān)概述

1.1 單片機溫度控制系統(tǒng)工作原理

在單片機溫度控制系統(tǒng)中，由于熱電偶結(jié)構(gòu)較為簡單且測量范圍較為廣泛，因此，可將熱電偶作為系統(tǒng)中的電傳感器。溫度控制系統(tǒng)的原理為利用熱電偶將溫度變化轉(zhuǎn)換為相應的電信號變化，熱電偶發(fā)揮著測量電爐溫度信號的作用，將所測量的溫度信息轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼妷盒盘?之后，利用信號放大電路將其傳輸?shù)綖V波電路;此后，再將濾波信號傳送到A/D轉(zhuǎn)換器，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳輸?shù)絾纹瑱C。

1.2 單片機溫度控制系統(tǒng)功能

單片機溫度控制系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）檢測電爐溫度，控制加熱與停止加熱;（2）控制電爐溫度的上升速率，當電爐溫度值達到預定溫度最高值時，系統(tǒng)將會停止加熱，以保障電爐使用的安全性;（3）控制、檢測溫度值與時間值，根據(jù)系統(tǒng)要求，設計有中斷加熱時間、定時加熱時間等功能。

1.3 單片機溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

單片機溫度控制系統(tǒng)主要由以下幾個部分構(gòu)成：熱電偶、可控硅控制電路調(diào)控器、A/D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器與鍵盤、單片機、報警、驅(qū)動器、變送器、光耦合等。

2? 單片機溫度控制系統(tǒng)方案中的硬件方面內(nèi)容

硬件設計作為單機片溫度控制系統(tǒng)設計中的重要內(nèi)容，它對單機片整個控制系統(tǒng)的使用功能起著關(guān)鍵作用。一般情況下，硬件系統(tǒng)主要由信號放大系統(tǒng)、單機片、A/D轉(zhuǎn)換器3個部分構(gòu)成。在溫度測量過程中，熱敏電阻發(fā)揮著重要作用，它通常具有屬于自身的電阻特征。當溫度上升時，熱敏電阻的電阻值將會減小，主要原因是其具有負電阻溫度特征。若是給熱敏電阻一個穩(wěn)定的電流，通過溫度測量就可獲得兩端電壓[1]。就此，可利用一些計算公式將電阻變化曲線轉(zhuǎn)化為電壓曲線，根據(jù)溫度傳感器的工作情況，可將獲得的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬信號，之后，通過低通濾波器傳輸?shù)絾纹瑱C，以此完成整個硬件系統(tǒng)操作。

單片機溫度控制系統(tǒng)中硬件設計的思路為：第一步，利用A/D轉(zhuǎn)換器將溫度信息轉(zhuǎn)化為電信號，以此為單片機提供使用。與此同時，將所測量得到的溫度值標注在數(shù)碼管上。第二步，借助定時器來對電阻絲加熱時間進行控制，以實現(xiàn)溫度控制。第三步，采取相關(guān)數(shù)據(jù)，借助濾波器等裝置對單片機溫度控制系統(tǒng)進行連接。

下面主要以一個加熱爐溫度為案例進行相關(guān)論述，具體如下。

溫度檢測部分主要是由A/D轉(zhuǎn)換器、電傳感器、溫度傳感器3部分組成。由于系統(tǒng)要求的不同，所采用的電傳感器與溫度傳感器也不同，主要由熱敏電阻的工作能力而定。熱電偶結(jié)構(gòu)較為簡單，所測量的范圍較為廣泛，即使在高溫環(huán)境中也能確保測量結(jié)果的準確性。因此，電傳感器部分應盡量選擇使用熱電偶，以確保溫度測量結(jié)果的正確性[2]。之后，可通過熱電偶將溫度測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號，再進行放大濾波處理之后，經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，最后傳送到單片機內(nèi)進行分析與處理。

溫度控制部分，主要采用的是可控硅調(diào)功器來實現(xiàn)溫度控制的。此種控制方法的優(yōu)勢為：（1）將電爐加熱電阻絲與控硅進行直接串聯(lián)，提高系統(tǒng)的適用性;（2）利用軟件編程來控制單片機某些輸出端口;（3）將控制幀通過驅(qū)動電路與光耦合傳送到可控硅控制端口，如此一來，可有效提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而減少外界因素的干擾;（4）借助控制幀變化情況來控制可控硅工作狀態(tài)，以實現(xiàn)電爐斷電或加熱等控制。

3? 單片機溫度控制系統(tǒng)中方案的軟件方面內(nèi)容

3.1 通電后的系統(tǒng)工作流程

在系統(tǒng)通電之后，需先靜待單片機的響應，當單片機響應之后，應使用鍵盤啟動鍵進行控制。此時，可使用鍵盤對預定溫度進行控制，在設置完成之后，啟動溫控系統(tǒng)。之后，單片機依據(jù)設定工作模式對當前系統(tǒng)溫度進行實時采集與檢測，并與預定溫度進行對比處理，參照對比結(jié)果來決定電爐是否需進行加熱。若是采集溫度值等于預定溫度最高值，則暫停加熱;若采集溫度值小于預定溫度最低值，則進行加熱處理。與此同時，LED會對系統(tǒng)溫度進行收集與顯示，以此完成溫度自動控制。此外，若是想要改變溫度的控制范圍，可利用鍵盤調(diào)動單片機中斷服務程序，重新設預定溫度，以改變溫度控制系統(tǒng)工作狀態(tài)[4]。

3.2 系統(tǒng)資源配置

依據(jù)系統(tǒng)設計思路，對單片機的地址配置如下：PWS.5為報警標志，當F0為1時，代表可報警，而當F0為0時，則代表禁止報警;50H～51H主要負責儲存當前檢測溫度;52H～53H負責儲存預設溫度;54H～56H負責使用BCD碼儲存溫度顯示緩沖區(qū);59H～7FH則為堆棧區(qū)。單片機接口配置如下：P1.6～P1.7作為電爐與報警控制端口;P1.0～P1.3作為鍵盤的輸入端口。

4? 結(jié)語

綜上所述，單片機溫度控制系統(tǒng)方案應主要從以下兩個方面著手：（1）做好硬件配置，其主要內(nèi)容包括有主機設計、溫度控制、溫度檢查。在此過程中，應根據(jù)系統(tǒng)要求，合理配置各種構(gòu)件。（2）科學設計軟件系統(tǒng)，其主要內(nèi)容包括有主程序、中斷服務程序及溫控與顯示設計，并合理配置單片機地址。就此，在設計單片機溫度控制系統(tǒng)方案時，相關(guān)設計人員應根據(jù)系統(tǒng)要求及用戶需求，合理設計軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)，以充分發(fā)揮出單片機溫度控制系統(tǒng)的功能價值。

參考文獻

[1] 劉龍朋.單片機溫度控制系統(tǒng)的研究與應用[J].經(jīng)濟技術(shù)協(xié)作信息，2017（30）：69.

[2] 顧海林.基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計探索[J].好家長，2017（56）：256.

[3] 胡高山，紀昕洋，馬晴.基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（10）：254.

[4] 劉琳霞.單片機在溫度控制系統(tǒng)設計中的應用研究[J].內(nèi)燃機與配件，2017（21）：107.