学文网单片机温度控制系统篇1
关键词：单片机、温度传感器、模/数转换器
一、单片机温度控制系统的组成及工作原理
在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。以下简单分析了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度的控制。本系统的测温范围为0℃～99℃，启动单片机温度控制系统后首先按下第一个按键开始最低温度的设置，这时数码管显示温度数值，每隔一秒温度数值增加一度，当满足用户温度设置最低值时再按一下第一个按键完成最低温度的设置，依次类推通过第二个按键完成最高温度的设置。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。
二、温度检测的设计
系统测温采用AD590温度传感器，AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：
1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即： ，式中：Ir—流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T—热力学温度，单位为K。
2、AD590的测温范围为-55℃～+150℃；
3、AD590的电源电压范围为4V～30V；
4、输出电阻为710MW；
5、精度高。
AD590温度传感器输出信号经放大电路放大10倍，再送入模/数转换器ADC0804，转换后送单片机。根据AD590温度传感器特性以及放大10倍后的电压值与现场温度的比较发现，实际温度转换后送入单片机的值与按键输入数值之间有一定的差值，模/数转换器送入单片机的数值是按键输入值得2.5倍。由于单片机不能进行小数乘法运算，所以先对按键输入进行乘5，然后根据运算结果及程序状态字的状态再进行循环右移一位，如果溢出标志位为低电平时直接对累加器进行一次带进位循环右移，如果溢出标志位为高电平时，先对进位标准位CY位置为高电平，然后再进行一次带进位循环右移，通过上述操作使按键输入的温度值与模/数转换器送入单片机的温度值相统一。
三、具体电路连接如***所示
四、软件编程
单片机温度控制系统由硬件和软件组成，上述硬件原理***搭建完成上电之后，我们还不能实现对温度的控制，需要给单片机编写程序，下面给出了温度控制系统的编程方法。
ORG 00H
START：ANL P1，#00H；显示00
***
P3.4 ，$ ；T0=0？有键按下？
CALL DELAY1 ；消除抖动
JNB P3.4 ，$；T0=1？放下？
MOV R0 ，#00；计温指针初值
L1： MOV A ， R0 ；计温指针载入ACC
MOV P1 ， A ；输出至P1显示
MOV R5 ， #10 ；延时1秒
A1：MOV R6 ， #200
D1：MOV R7 ， #248 ；0.5毫秒
JNB P3.4 ，L2 ；第2次按下T0？
DJNZ R7，$
DJNZ R6，D1
DJNZ R5，A1
INC A
DA
A
MOV R0 ， A
JMP L1
L2：CALL DELAY1 ；第2次按消除抖动
***
P3.4 ，L3 ；放开了没？是则
；跳至L3停止
JMP L2
L3: MOV A ，R0
CALL CHANGE
MOV 31H ， A ；下限温度存入31H
*** P3.5 ，$ ；T1=0？有键按下？
CALL DELAY1
；消除抖动
JNB P3.5 ，$ ；T1=1？放开？
MOV R0 ，#00 ；计温指针初值
L4：MOV A ，RO ；计温指针载入ACC
MOV P1 ， A ；显示00
MOV R5 ，#10 ；延时1秒
A2：MOV R6 ，#200
D2：MOV R7 ，#248 ；0.5毫秒
JNB P3.5 ，L5 ；第二次按下T1？
DJNZ R7 ，$
DJNZ R6 ，D2
DJNZ R5 ， A2
ADD A ， #01H
DA
A
MOV R0 ， A
JMP L4
L5:CALL DELAY1 ；第2次按消除抖动
***
P3.5 ，L6 ；放开了？是则跳至L6
JMP L5
L6：MOV A， RO ；
CALL CHANGE
MOV 30H ，A ；上限温度存入30H
DELAY1：MOV R6 ，#60 ；30毫秒
D3：MOV R7 ， #248
DJNZ R7 ， $
DJNZ R6 ， D3
RET
CHANGE：MOV B ，#5
MUL AB
JNO
D4
SETB C
D4：RRC A
RET
MOV 32H ，#0FFH ；32H旧温度寄存
；器初值
AAA：MOVX @R0 ， A；使BUS为高阻抗
；并令ADC0804开始转换
WAIT：*** P2.0 ，ADC ；检测转换完成否
JMP WAIT
ADC：MOVX A ，@RO ；将转换好的值送入
；累加器
MOV 33H ，A ；将现在温度值存入33H
CLR C
；C=0
SUBB A ，32H
JC TDOWN ；C=0取入值较大，表示
；温度上升，C=1表示下降
TUP：MOV A， 33H ；将现在温度值存入A
CLR C
SUBB A ，30H ；与上限温度作比较
JC LOOP ；C=1时表示比上限小须
；加热，C=0表示比上限大，停止加热
SETB P2.1
JMP LOOP
TDOWN：MOV A ，33H ；将现在温度值存入A
CLR C
SUBB A ，31H ；与下限温度作比较
JNC LOOP ；C=1时表示比下限小，须
；加热，C=0表示比下限大
CLR P2.1 ；令P2.1动作
LOOP：MOV 32H ，33H
CLR A
MOV R4 ，#0FFH ；延时
DJNZ R4 ，$
JMP AAA
END
五、结语：
本文给出了用单片机在0℃～99℃之间，通过用户设置温度上限、下限值来实现一定范围内温度的控制；给出了温度控制系统的硬件连接电路以及软件程序，此系统温度控制只是单片机广泛应用于各行各业中的一例，相信通过大家的聪明才智和努力，一定会使单片机的应用更加广泛化。
参考文献
单片机温度控制系统篇2
关键词：单片机；温度传感器；检测与控制
1 引言
近些年以来，伴随着社会的上升发展，温度的测量与控制逐渐变得愈来愈重要，然而在实际测量与控制环节当中，怎样保证迅速实时地对温度实现采样功能，保证数据的正确无误传输，而且可以对所测温度场实行较为精确的控制，是目前阶段温控系统应当迫切关注并且给予充分解决的重要环节[1]。在实际的具体实践应用当中，通常使用单片机对温度实行相应的控制，由于其不但具有控制方便、使用简单与灵活性强等各种不同的实质优点，并且能够大幅度地提升并且满足被控温度的技术性能指标要求，然后对提升产品的质量与数量具有极大的帮助。
2 单片机的理论介绍
单片机即为单片微型计算机的名字简称。其为一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口与中断系统等各个部件于一体模式的器件，体积虽然小然而功能强大，只需要外加电源与晶振就能够简单实现对数字信息的相关操作与控制。所以单片机在现代工业控制领域中已经得到相当良好的实际应用。单片微型计算机是伴随着超大规模形式集成电路技术的前进发展而产生的。因为其具有体积小、功能强与性价比高等各种实质优点，主要可以改善劳动条件，节约能源，预防生产与设备事故，以便可以取得较好的技术性能指标与经济效益[2]。
3 温度系统的控制设计
（1）使用纯硬件形式的闭环控制系统。此系统的突出优点在于执行速度较快，但是可靠性相对比较差、控制精度相对比较低、灵活性小、线路复杂、调试、安装等各种环节都表现出不方便，需要实现题目所有的要求难度相对较大。
（2）FPGA/CPLD或者使用配置有IP内核的FPGA/CPLD执行形式。即为使用FPGA/CPLD完成采集、存储、显示与A/D等各种实质化功能，根据IP核实现人机交互与信号测量分析等各种功能。这种类型方案的优势在于系统结构体系紧凑，能够实现复杂形式的测量和控制，操作便捷；其相应的缺点为调试过程复杂与成本较高。
（3）单片机和高精度温度传感器相互结合的方式。即为使用单片机实现人机界面，系统相关控制，信号分析处理，根据前端温度传感器实现信号的采集和转换目的。此类方法克服了前面两种方法的缺陷，因此使用基于单片机与温度传感器实现对温度系统的实质控制。
4 单片机的温度控制原理
传感器作为测量温度数据信息的主要器件，经过传感器将通过的温度数据信息放大于电路中，先经过转换变为毫伏级的电压信号，将弱电压信号逐渐放大至单片机可以实现自由处理的可调控范围以内，然后再经过输入A/D转换器将电压信号转变成为数字信号，经过相应的软件将取得的数字信号成功地输送到主机模块中[3]。在应用单片机对信号实现采集时，通常为了强化测量的准确度，应当要求在进行采样的同时对信号实现数字滤波处理。通过数字滤波的信号之后就会逐步转变成为相应的标度，将获取到的温度指数显示于LED屏上。
在温度控制系统总体设计的具体环节当中，其主要目的在于为了使得单片机可以对温度实现实时有效的检测与准确的相应控制，从而可以解决工业生产与日常生活领域当中对温度控制难以掌握的实质问题。对于这种难以实现控制的状况，使用十进制的数码形式来显示实际的温度数值，会有有助于简便地实现对温度的检测。当实际环境的温度没有呈现出规定温度范围之内时，系统则会启动自动调节温度的功能，以便维持不间断地提供稳定的温度，从而达到自动控温的操作目的。
5 温度控制系统的设计
5.1 硬件电路的开发与应用
在硬件电路的实际研究实践开发过程当中，通常选取单片机作为系统控制主机，然后再配置两路传感变送器与多路开关，充分结合D/A 转换器、V/l 转换器与调节阀等各种操作设备，就基本能够达到预先设定的目标，可以轻松实现对于贮液容器温度进行有效的自动控制目的。同时能够依据各自实际操作应用过程当中的不同实际需求，适当搭配设定一部分比如键盘、报警电路与显示电路等各种设备以便可以更好完善系统的实际功能[4]。
5.2 软件开发与应用
系统的操作软件主要是使用C语言实现，对单片机实行编程以达到各项功能的目的。主程序对于模块实行初始化操作，然后进行读温度、处理温度、显示、键盘等各种处理模块的调用处理。使用循环查询形式，用于显示与控制温度，主程序的主要功能为负责温度的实时显示、读出并且处理控制芯片的测量当前温度值，同时负责调用各个子程序。热电偶测量得到的温度数值会逐步从模数转换电路变为数字，再通过P11：3将其传输至单片机内部。然后每隔10s的阶段，时间自动中断控制系统便开始功能实现，对实际测量的温度实现集中采样操作，并且统一把采集到的温度和之前预定的温度数值实行比对分析。依据不同程度的比较结果，系统则会实行自动调节控制。假如实际测量的温度和预先在系统内部设置的温度具有一定程度的差距时，系统能够自动执行截断功能，或者可以经过全功率的输出指令来实现可控硅的导通角，从而达到调整偏差的目的。
5.3 温度检测的开发与应用
热电偶传感器是对温度系统实现温度检测过程时通常使用的一种传感器。这种热电偶传感器不但有质优价廉的优点，而且具有非常高的精度，和其它一部分传感器相对比，其整体构造显得相对比较简单，然而其测量的范围却显得极为广泛，并且有反应速度较为快速的理想优势。然而目前阶段的热电偶传感器所输出的电压信号仍然相对比较微弱，只可以识别几毫伏至几十毫伏范围以内的电压，所以通常在实行AID转换的时候，首先应当对其信号实行一定程度的调节处理，然后经过使用高放大倍数的电路放置于AID转换器上来得以实现[5]。
6 结束语
基于单片机的温度控制系统在当前阶段的工业生产领域中表现相当的实用，不但能够实现对环境温度的实时有效的检测与精确测量，还可以依据提前设置的温度数值来进行调节温度与控制温度的目的。这系统具有研制成本低、精度高、可靠性强、操作灵活与可扩展性强的实质特点，能够极大地方便使用者实现查询操作，很大程度上能够提升生产效率，具有很高的推广价值与较理想的应用发展前景。
参考文献
[1]赵娜，赵刚.基于51单片机的温度测量系统[J].微计算机信息，2007（6）.
[2]刘伯春.智能PID调节器的设计及应用[J].电子自动化，2005（3）.
[3]王忠飞，胥芳.MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007.
[4]刘攀，俞杰.基于单片机的温度测控系统[J].兰州交通大学学报，2005（6）.
[5]夏晓南.基于单片机的温箱温度和湿度的控制[J].现代电子技术，2005（24）.
单片机温度控制系统篇3
关键词：单片机；温度传感器；检测与控制
引言
现代社会，无论是出于满足人们生活质量的需要，还是为了满足生产过程中复杂工艺方面的需要，人们对于温度控制的要求越来越高。温度测量及控制技术广泛应用于社会生产、人们生活的许多方面。对监测对象温度进行迅速、可靠、精准的测量，并以此为基础对其温度进行相应的调整与控制，成为温度测量、控制领域相关技术人员孜孜以求的攻关重点与难点。在实际工作中，单片机常常被用来作为温度测控制的主要设备。相对于其他种类设备，单片机便于使用，操作灵活，具有较好的适应性，技术性能优异，能够满足温控设备较高水平的技术要求，这些都有利于温控产品的质量和工作效率。基于上述原因，单片机在温控设备市场中发展势头良好，前景广阔。
1 单片机基本概念简介
所谓单片机，指的就是单片微型计算机。该种计算机整合了中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入输出（I/O）接口和中断系统等多个功能单元于一身，具有很强的数据分析处理功能，但本身占用的空间却很小，辅以外加电源和晶振就能够正常工作，广泛应用于现代工业生产多个领域，并发挥出显著的作用。单片机的出现，本质上是计算机硬件技术高度发展的成果之一。当计算机的主要元件从晶体管发展到集成电路，集成电路集成度越来越高，伴随这一过程，计算机的体积也就越来越小。当大规模集成电路技术成熟后，单片机也就随之出现。单片机具有体积小，功能强大、价格低廉的优点，环境适应性良好，工作能耗低，技术指标和经济指标优良，是现代工业领域重要的元器件，常用于生产控制环节，对于保障产品质量和生产安全，有着极为重要的作用。单片机温控系统是当前各国都在竞相研发的重要设备，是温控设备领域的主要发展方向。
2 目前常见温度控制技术
2.1 完全依赖于硬件平台的闭环控制系统技术方案
这种控制方法最大的优势是反应迅速，缺点是可靠性欠缺、控制精度不高，结构复杂，使用、管理、维护难度大、成本高，适用范围小。
2.2 FPGA/CPLD或采用带有IP内核的FPGA/CPLD技术方案
该技术以FPGA/CPLD技术作为温度数据采集、存储、显示及A/D的手段，而人机交互功能和信号测量分析等功能则由IP核负责实现。该技术具有结构紧凑、数据处理性能强、使用简单的特点，适合进行过程复杂的测量与控制作业，但调试工作难度较大，经济性不好。
2.3 综合使用单片机和高精度温度传感器的技术方案
该方案将人机交互、系统控制、数据分析处理功能交由单片机负责，温度信号采集和转换交由前端温度传感器负责。这种温度测量控制方式有效避免了前两个方案的缺陷和不足，是目前温度控制技术的主流。
3 构建单片机系统框架的方法
3.1 选择单片机技术要点分析
单片机是单片机温控系统中的核心元件，单片机选择的好坏，直接关系到温控系统整体的运行质量安全。在挑选单片机时，要优先选择内存空间大、运行速度快，通用性好，经济效益好的类型。下面以AT89S51作为主控芯片进行讨论。该芯片具有以下性能优势：
（1）指令集和芯片引脚和与Intel公司的8051具有良好的兼容性；（2）集成有4KB的可编程Flash程序存储器和128字节的可随机读写存储器（RAM）；（3）时钟频率范围从0到33兆赫；（4）输入/输出引脚32个，可实现编程，16位定时/计数器2个，数据指针2个；（5）拥有高达6个的中断源和2级优先级；（6）全双工串行通信接口技术性能优异。
3.2 选择传感器技术要点分析
在传感器的选择上，文章选择了DS18B20进行温度数据采集工作，该型号传感器是DALLAS半导体公司生产的一线式数字温度传感器。DS18B20采用了新型技术，专为与微处理器相配合而设计，广泛应用于工业生产、民生保障和***事国防等领域的温度测控设备及其它功能设备中。具有占用空间小，接口灵活，传输距离远、智能化的特点。
3.3 系统框架配置技术要点分析
温控系统采用模块设计，每个主要功能都对应一个模块，配置更为方便，灵活性更高，具体包括数据采集模块，单片机控制模块，显示模块，温度设置模块和驱动电路5个部分。温度数据经由传感器输送到数据采集模块，实现实时采集，然后在传送到单片机进行数据分析处理，并在显示模块上将结果显示出来，使用时可以通过设置模块设置温度，当控制对象的温度比预设温度低时，单片机会想驱动电路发出信号，启动加热系统，同时报警鸣笛，温度超过设定温度时，加热系统停止工作，从而实现对温度的控制。
4 单片机温控系统的基本工作原理
单片机温控系统使用传感器作为温度数据采集元件，温度信号经由传感器转为电压信号在电路中传播。电压信号毫伏级逐步增强到可以满足单片机工作需求的程度，然后经由A/D转换器转换为数字信号。使用专业软件对数字信号进行采样并传送到主机。为避免数字信号中杂波的存在影响数据采集精确度，单片机在采用的过程中同步进行滤波处理。与此同时，信号经过数字滤波后转换到相应标度，再通过IED屏对温度指数进行显示。在这个过程中，还可以将采集到的温度数据与预设温度指标相对比，通常采用PID控制算法确定设定值和实际值间的偏差大小，再以此确定并输出控制量值，控制量值决定了加热系统通导时间和加热功率，以此实现将温度控制在设定值附近波动的目的。
5 单片机温控系统开发与应用
单片机温控系统的开发与应用主要分为硬件平台、配套软件和传感器三个方面。其中，硬件平台是温控系统功能得以实现的基础，主要组成包括单片机、传感器和多路开关机相应附属设备。为了更好的开展工作，还可以根据实际需求，添加键盘、报警装置和显示电路等。软件部分目前主要使用C语言编程。软件采用模块化设计，主程序主要承担温度的实时显示和读取，并依照设计要求对子程序进行调用，协调子程序完成数据对比，输出控制值，等工作。第三个方面是传感器的开发与应用。温控系统性能水平很大程度上取决于温度传感器的灵敏性和测量精度，高品质的传感器不仅测量范围广，而且反应十分迅速，能够将测量对象的温度变化及时反馈给温控系统。目前主要使用热电偶传感器，做好热电偶补偿非常重要。
6 结束语
单片机温控系统在当前工业生产领域应用范围十分广泛，不仅温度测量及时、准确、精度高，而且可以根据预设的程序对目标温度予以有效的控制，从而达到控制生产过程的目的。单片机温控系统性能质量高，成本投入少，性价比高，便于操作，使用灵活，具有很强的可扩展性，应用前景十分广阔，市场潜力巨大。
参考文献
[1]赵娜，赵刚.基于51单片机的温度测量系统[J].微计算机信息，2007（6）：146-148.
单片机温度控制系统篇4
关键词：80C552单片机 温度控制系统
温度是工业生产中最基本的工艺参数之一。任何物理变化和化学变化的过程都和温度密切相关，因此，在生产过程中，如在冶金工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等许多领域中，常需要对温度进行检测和控制。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、实效不同，则对数据采集的精度和控制算法也不同，因而，现阶段对温度的测控方法多种多样。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控制温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。本文介绍了一种采用80C552构成的单片机温度控制系统。
本系统由热电偶、变送器、80C552单片机、加热控制电路和过零检测电路组成。热电偶温度传感器把检测到的温度信号变成微弱的电压信号，该微弱的电压信号被送入变送器后变成0～5V的电压信号，通过P5.0输入80C552单片机。单片机通过T0中断控制P1.3产生高电平，此高电平在得到过零同步信号时就输出控制信号控制晶闸管的导通来对电阻丝加热，当现场的温度超过了1010℃，T1中断控制P1.3产生低电平，即发出报警并停止加热。
本温度控制系统能将温度控制在1000℃左右（990～1010℃），并显示温度。系统可解决温度控制中的以下问题：温度采样、数字滤波、越限警报和处理、PID计算、温度标度转换、温度显示等。
温度检测元件与变送器的类型选择和被控温度及精度等级有关。镍铬/镍铝热电偶适用于0～1200℃ 的温度检测范围，相应输出电压为0～41.32mV
温度变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成：毫伏变送器用于把热电偶输出的0～41.32mV变换成0～10mA范围内的电流；电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的0～10mA 电流变换成0～6V范围内的电压。
80C552是PHILIPS公司生产的8位高性能增强型单片机，其在MCS-51单片机上增加了A/D、D/A、捕捉输入/定时输出、总线接口和监视定时器等功能。故从变送器输出的模拟量不需要进行A/D转换，可直接输入单片机。
本系统中80C552是通过可控硅调功器电路来实现对温度的控制的，双向可控硅管和加热丝串接在交流220V、50Hz市电回路，在给定周期T内，80C552通过改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，从而达到调节温度的目的。而可控硅接通时间是通过可控硅控制板上触发脉冲加以控制的，该触发脉冲由80C552在P1.3引脚上产生的高电平控制，经过零同步脉冲同步后经光耦管和驱动器输出送到可控硅的控制板上。
过零检测电路是用来产生过零同步脉冲的，过零同步脉冲是一种50Hz交流电压过零时刻的脉冲，可使可控硅在交流电压正弦波过零触发导通。电压比较器LM311把50Hz正弦交流电压变成方波后，方波的正边沿和负边沿分别作为两个单稳态触发器的输入触发信号，单稳态触发器输出的两个窄脉冲经二极管或门混合后就可得到对应与交流220V市电的过零同步脉冲，此脉冲作为可控硅的触发同步脉冲加到温度控制电路，以及作为计数脉冲加到80C552的T0和T1端。
本系统的温度控制程序由主程序和T0中断服务程序两部分组成。主程序包括80C552本身的初始化以及各并行I/O口的初始化，T0中断服务程序是温度控制系统的主体程序，用于采样温度、数字滤波、越限温度报警和越限处理、PID计算和在P1.3引脚上输出控制脉冲等。在T0中断服务中，80C552一方面把计算出来的PID值的补码送入TL0（TH0为FFH），使P1.3置为高电平“1”状态和启动T1工作。另一方面是进行温度标度转换、把本次采样的温度值放入显示缓冲区和调用温度显示程序，然后等待T1中断，并在该中断服务程序中使P1.3复位成低电平“0”状态，以便在P1.3引脚上形成一个正控制脉冲，控制加在可控硅管控制板上过零同步脉冲个数，达到对现场温度的调节。80C552从T1中断服务程序返回后即可恢复现场返回主程序，以等待下次T0中断。T0中断服务程序包括一系列子程序。例如：温度值的采样子程序、数字滤波子程序、越限处理程序、PID计算程序、标度转换子程序和温度显示子程序等。
单片机温度控制系统篇5
关键词：单片机、温度传感器、模/数转换器
一、单片机温度控制系统的组成及工作原理
在 工业 生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。以下简单 分析 了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度的控制。本系统的测温范围为0℃～99℃，启动单片机温度控制系统后首先按下第一个按键开始最低温度的设置，这时数码管显示温度数值，每隔一秒温度数值增加一度，当满足用户温度设置最低值时再按一下第一个按键完成最低温度的设置，依次类推通过第二个按键完成最高温度的设置。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。
二、温度检测的设计
系统测温采用ad590温度传感器，ad590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：
1、流过器件的电流（ma）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即： ，式中：ir—流过器件（ad590）的电流，单位为ma；t—热力学温度，单位为k。
2、ad590的测温范围为-55℃～+150℃；
3、ad590的电源电压范围为4v～30v；
4、输出电阻为710mw；
5、精度高。
ad590温度传感器输出信号经放大电路放大10倍，再送入模/数转换器adc0804，转换后送单片机。根据ad590温度传感器特性以及放大10倍后的电压值与现场温度的比较发现，实际温度转换后送入单片机的值与按键输入数值之间有一定的差值，模/数转换器送入单片机的数值是按键输入值得2.5倍。由于单片机不能进行小数乘法运算，所以先对按键输入进行乘5，然后根据运算结果及程序状态字的状态再进行循环右移一位，如果溢出标志位为低电平时直接对累加器进行一次带进位循环右移，如果溢出标志位为高电平时，先对进位标准位cy位置为高电平，然后再进行一次带进位循环右移，通过上述操作使按键输入的温度值与模/数转换器送入单片机的温度值相统一。
三、具体电路连接如***所示
四、软件编程
单片机温度控制系统由硬件和软件组成，上述硬件原理***搭建完成上电之后，我们还不能实现对温度的控制，需要给单片机编写程序，下面给出了温度控制系统的编程方法。
org 00h
start：anl p1，#00h；显示00
*** p3.4 ，$ ；t0=0？有键按下？
call delay1 ；消除抖动
jnb p3.4 ，$；t0=1？放下？
mov r0 ，#00；计温指针初值
l1： mov a ， r0 ；计温指针载入acc
mov p1 ， a ；输出至p1显示
mov r5 ， #10 ；延时1秒
a1：mov r6 ， #200
d1：mov r7 ， #248 ；0.5毫秒
jnb p3.4 ，l2 ；第2次按下t0？
djnz r7，$
djnz r6，d1
djnz r5，a1
inc a
da a
mov r0 , a
jmp l1
l2：call delay1 ；第2次按消除抖动
*** p3.4 ，l3 ；放开了没？是则
；跳至l3停止
jmp l2
l3: mov a ，r0
call change
mov 31h , a ；下限温度存入31h
*** p3.5 ，$ ；t1=0？有键按下？
call delay1 ；消除抖动
jnb p3.5 ，$ ; ；t1=1？放开？
mov r0 ，#00 ；计温指针初值
l4：mov a ，ro ；计温指针载入acc
mov p1 ， a ；显示00
mov r5 ，#10 ；延时1秒
a2：mov r6 ，#200
d2：mov r7 ，#248 ；0.5毫秒
jnb p3.5 ，l5 ；第二次按下t1？djnz r7 ，$
djnz r6 ，d2
djnz r5 , a2
add a , #01h
da a
mov r0 , a
jmp l4
l5:call delay1 ；第2次按消除抖动
*** p3.5 ，l6 ；放开了？是则跳至l6
jmp l5
l6：mov a， ro ；
call change
mov 30h ，a ；上限温度存入30h
delay1：mov r6 ，#60 ；30毫秒
d3：mov r7 ， #248
djnz r7 ， $
djnz r6 ， d3
ret
change：mov b ，#5
mul ab
jno d4
setb c
d4：rrc a
ret
mov 32h ，#0ffh ；32h旧温度寄存
；器初值
aaa：movx @r0 ， a；使bus为高阻抗
；并令adc0804开始转换
wait：*** p2.0 ，adc ；检测转换完成否
jmp wait
adc：movx a ，@ro ；将转换好的值送入
；累加器
mov 33h ，a ；将现在温度值存入33h
clr c ；c=0
subb a ，32h
jc tdown ；c=0取入值较大，表示
；温度上升，c=1表示下降
tup：mov a， 33h ；将现在温度值存入a
clr c
subb a ，30h ；与上限温度作比较
jc loop ；c=1时表示比上限小须
；加热，c=0表示比上限大，停止加热
setb p2.1
jmp loop
tdown：mov a ，33h ；将现在温度值存入a
clr c
subb a ，31h ；与下限温度作比较
jnc loop ；c=1时表示比下限小，须
；加热，c=0表示比下限大
clr p2.1 ；令p2.1动作
loop：mov 32h ，33h
clr a
mov r4 ，#0ffh ；延时
djnz r4 ，$
jmp aaa
end
五、结语：
本文给出了用单片机在0℃～99℃之间，通过用户设置温度上限、下限值来实现一定范围内温度的控制；给出了温度控制系统的硬件连接电路以及软件程序，此系统温度控制只是单片机广泛 应用 于各行各业中的一例，相信通过大家的聪明才智和努力，一定会使单片机的应用更加广泛化。
参考 文献 ：
单片机温度控制系统篇6
标养室温湿度控制系统主要采用STC12C5A60S2单片机作为主要微控制器。通过该单片机实时地采集标养室温度和湿度，并智能判断实测值与标养室设定标准值之间的差异，及时启动工业空调和超声波雾化器进行升温、降温、喷雾、加湿等相应措施，以确保标养室温度和湿度恒定在标准范围内。
【关键词】标养室 STC12C5A60S2单片机 控制 温度 湿度
1 系统总体设计
1.1 系统功能设计
系统主要完成的设计功能：（1）实现对标养室温湿度参数的实时采集，由单片机对采集的温湿度值进行数据处理、显示、并将温湿度数据通过工业RS485总线传输到工控现场服务器；（2）实现实测温湿度值与标准值之间的智能判断，并及时启动工业空调和超声波雾化器进行升温、降温、喷雾、加湿等相应措施，以确保标养室温度和湿度恒定在标准范围内；（3）实现上位机对标养室温湿度参数进行监控并展现。（4）标养室现场温湿度传感器具有相应快、抗干扰能力强，测温范围达到0～80；测温精度±1；测湿范围达到0～100%RH；测湿精度±5%RH；
1.2 系统的组成和工作原理
本系统以STC12C5A60S2单片机作为核心控制器，主要采用温度平衡技术、传感器技术、单片机控制技术、串口通信技术等技术，以温湿度传感器作为温湿度测量元件，构成标养室温湿度控制系统，可分为主控制电路、液晶显示接口电路、按键输入电路、水位检测接口电路、串口通信接口电路、工业超声波雾化器驱动电路、水位阀门开关驱动电路、温湿度传感器接口电路。选用的主要器件有：STC12C5A60S2单片机、温湿度传感器SHT11、LCD12864液晶显示模块、工业超声波雾化器、风扇、水位检测器、工业空调、空调接受控制器、按键、继电器等。如***1所示。
2 系统硬件设计
2.1 STC12C5A60S2单片机最小系统组成原理
STC12C5A60S2单片机最小系统由微控制器器STC12C5A60S2单片机、时钟电路、复位电路组成，STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟、机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒），针对电机控制，强干扰场合。有EEPROM功能，外部中断I/O口7路，传统的下降沿中断或低电平触发中断，并新增加支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒。通用的全双工异步串行口。
2.2 温湿度传感器设计
SHT11系列单芯片传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。因此，该传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。对于温湿度传感器与单片机接口电路，通过单片机的两个I/O口分别连接温湿度传感器的数据线和时钟线进行串行通信，在数据接口上拉一个5.1K的电阻保证数据的传输距离。
2.3 超声波雾化器驱动电路设计
单片机的I/O口P34为低电平的时候通过光电隔离耦合器驱动继电器开关闭合从而启动超声波雾化器的工作电源，当P34为高电平的时候同样通过光电隔离耦合器驱动继电器开关断开从而断开超声波雾化器的工作电源。
3 系统软件设计
软件系统设计过程：系统初始化、串口通信、按键扫描查询处理、液晶显示模块处理、温度平衡处理、水位检测、湿度处理、报警提示。
3.1 温度和湿度采集系统
温度和湿度采集系统主要由温湿度传感器负责完成温度和湿度的采集以及通过单片机串行数据线、时钟线获得数字信号的全过程，并将采集温湿度值通过单片机显示到LCD12864液晶屏幕同时把温湿度值传输到现场工控服务器。温度和湿度的采集主要是通过单片机和温湿度传感器组成的一个系统，温湿度传感器通过两串行的总线方式传输到单片机，单片机对数字信号进行处理进而转换相应的数值。
3.2 温度平衡处理技术
通过当前采集的温度值同标准值进行比较，如果当前采集值超过设定的上限值，单片机发送一条制冷命令帧（每条命令帧都是单片机与工业空调控制板设定好的协议）给工业空调控制板，工业空调控制板收到该命令后立即将相应信号反馈给单片机，并且工业空调立即启动制冷效应并进行降温处理。如果该值低于设定的下限值，此时单片机发送一条制热命令帧给工业空调控制板，工业空调控制板收到该命令后立即反馈给单片机，并且空调机开始对标养室进行制热、升温处理。如果当前采集的温度值正好处于标准值，单片机此时立即发送关机命令给工业空调控制板，工业空调控制板立即反馈相应信号给单片机同时将关掉工业空调机。这样一来可以平衡标养室的温度长期处于正常范围之内而且延长工业空调机的使用寿命。如***2所示。
3.3 超声波雾化器智能加湿技术
超声波雾化器智能加湿主要由水位检测和智能关闭、开启超声波雾化器的组成。超声波雾化器智能开关原理通过单片机采集当前的湿度值与设定的湿度值进行比较，如果采集的湿度值高于设定值则关闭超声波雾化器。如果低于设定值自动启动超声波雾化器对标养室进行加湿处理。水位检测原理首先通过水位检测器检查是否有水，如果有水则直接关闭阀门。如果没有水，启动阀门给容器加水，此时开启单片机中断定时器给加水时间开始计时；一旦加水的时间超过设定的加水时间（按键输入的信息单位为分钟，加水时间是根据容器设定的），则判定没有水源；此时自动关掉超声波加湿器以及启动报警电路装置，从而提醒现场工作人员是否断水等原因。
4 上位机标养室温湿度监控软件说明
主要利用Microsoft Visual Studio .NET 2003开发软件编写标养室温湿度监控系统的人机交互界面，该界面主要功能通过串口机制与基于单片机开发的下位机通信，将接收到的标养室温湿度数据显示在数据表上，并将数据表上的数据显示成曲线。如***3所示。
5 结束语
基于STC12C5A60S2单片机的标养室温湿度控制系统，经实验验证，标养室温湿度恒定在设定的标准范围内，设计运行稳定可靠。上位机监控软件展现温湿度变化曲线、数据统筹等方面，便于掌握标养室环境温湿度数据。
参考文献
[1]赵鸿***.基于单片机的温度控制系统设计与实现[J].微计算机信息，2008，24（9）：54-56.
[2]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2008：12-14.
[3]陈桂友，柴远斌.单片机应用技术[M].北京：机械工业出版社，2008：53-58.
单片机温度控制系统篇7
关键词：单片机；印染；温度控制
中***分类号： J523.2文献标识码：A
引言
在工业生产中，电流、电压、温度等都是常用的被控参数。比如：在化工生产、机械制造等领域中，我们都必须对各种加热炉、反应炉的温度加以检测与控制。通常情况下，对温度的检测和控制可以借助单片机来实现，这主要是因为单片机不仅体积较小，而且重量非常轻便，具有很强的抗干扰能力，另外，对环境没有很高的要求等优点。即便不是电子专业的人员，经过自己不断的对单片机理论知识的学习，再加上一定的实践经验，也能开发会预期的单片机系统。而文章所探讨的单片机的温度控制系统是工业生产中应用最广泛的例子，相信广大学者凭借自己的聪明才智，将单片机系统广泛应用到工业生产中，从而提高工业生产产品的数量与质量，使单片机在市场中占有较大的比例，利用最科学设计为企业带来更大的经济效益。
二．设计思想及功能
为满足系统对温度的控制要求，本设计包括硬件电路设计和软件设计2部分。硬件电路设计主要包括：控制电路、数据采集、数据处理、模/数（A/D）转换；外部硬件包括接口、键盘和显示器3部分。软件部分主要运用MCS-51系列单片集中的8051单片机为主控制器，通过软件设计实现人机对话功能及温度控制。主程序是本系统的监控程序，用户可通过监控程序监控系统工作。
三．硬件、软件设计
1.温度检测部分
①热电偶的种类及结构形式。A.热电偶的种类。常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶2大类。B.热电偶的结构形式。为了保证热电偶可靠、稳定地工作。
②热电偶冷端的温度补偿。由于热电偶的材料一般都较贵重，而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端延伸到温度较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。
③热电阻测温原理及材料。热电阻测温基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性测量温度。
④热电阻的结构。A.精通型热电阻。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化直接通过热电阻阻值的变化来测量。B.铠装热电阻。
⑤热电阻测温系统的组成。热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。
2.变换器
①功能介绍。测量范围：5%～98%RH；温度测量范围：-50～200℃；温度精度：±0.25℃；输出：4～20mA，0～20mA，0～10V；
防护等级：IP67；负载：电流小于500欧，电压大于10000欧；供电：24VAC；工作温度：传感器-4～+150℃，变送器：-5～+50℃。
②特点。采用全密封防水结构，对传感器采用烧结头防尘处理、保证其在粉尘环境可靠工作；工作温度范围广，量程宽、响应时间短；有探头分体安装形式，可分离2m引线。
③工作原理。利用环境温度、湿度变化引起材料电特性变化的原理进行温、湿度测量。整机采用进口热敏器件，温敏芯片进行信号处理，并将其整理为标准信号输出。
④资源分配
根据系统设计思想，对单片机进行地址分配如下：地址位50H～51H用来存储当前的检测温度，高位在前；地址位52H～53H用来存储预设温度，高位在前；54H～56H为采用BCD码存储的温度显示缓冲区，分别表示百十个位；59H～7FH为堆栈区；报警标志位为PSW.5位，F0为0时表示禁止报警，F0为1时表示允许报警。系统初始化时上述地址中的内容均为0。
单片机的接口分配如下：I/O口的P1.0～P1.3为键盘输入端口；P1.6～P1.7为报警和电炉控制端口。
若系统温度不是非常高，A/D转换器使用ADC0809即可满足要求。
3.软件系统设计
硬件电路设计完之后，再进行的就是软件设计的工作，通常单片机的工作必须要做到软硬件相结合，因为许多的硬件功能都是需要依靠软件的支持来实现的，所以软件的设计也至关重要，其成功与否关系着单片机工作的稳定性与可靠性。一般在软件的设计中，主程序的功能是将定时器与 I/O 接口初始化，另外需要依靠中断程序来控制与检测温度，而中程序则是单片机初始化过程与CPU 的终端。AT89C51单片机共有5个中断源。各个中断源的功能在总体设计时就已经确定，设计者根据已定义的功能来编写相应的中断服务程序。作为设计者，在设计前期就应充分考虑与中断服务程序所相关的各项处理，包括合理分配程序任务，保证程序合理运行。在软件控制中控制部分子程序设计：
本部分的主要功能就是接收上位机的命令，实现整体正常运行。
当接收的命令为“K”，相应的，对单片机P0.1就会输出低电平，继而固态继电器会呈现闭合状态，如此就能实现接通加热丝并使其对水进行加热的效果；
反之，若接收的命令为“G”，相应的P0.1口会输出高电平，加热丝会停止加热达到温度回落的目的。
4.软件开发与应用
系统的操作软件主要是使用C语言实现，对单片机实行编程以达到各项功能的目的。主程序对于模块实行初始化操作，然后进行读温度、处理温度、显示、键盘等各种处理模块的调用处理。使用循环查询形式，用于显示与控制温度，主程序的主要功能为负责温度的实时显示、读出并且处理控制芯片的测量当前温度值，同时负责调用各个子程序。热电偶测量得到的温度数值会逐步从模数转换电路变为数字，再通过P11：3将其传输至单片机内部。然后每隔10s的阶段，时间自动中断控制系统便开始功能实现，对实际测量的温度实现集中采样操作，并且统一把采集到的温度和之前预定的温度数值实行比对分析。依据不同程度的比较结果，系统则会实行自动调节控制。假如实际测量的温度和预先在系统内部设置的温度具有一定程度的差距时，系统能够自动执行截断功能，或者可以经过全功率的输出指令来实现可控硅的导通角，从而达到调整偏差的目的。
四．温控系统的控制模块
温控系统的控制模块在本次设计模块中占据重要比例。在过零同步脉冲同步后经光电耦合管和驱动器输出送到可控硅的控制极上。
1.硬件电路设计
通常情况下，电子学中不同的模型会通过不同的算法来实现，我们在对不同对象进行温度控制设计时，采取不同的温度检测算法。譬如我们会选择使用人工智能控制算法来针对一些时间滞后明显而难以建立精确的数学模型。
2.单片机软件设计
系统数据库设计。系统所需数据结构包括各测温元件的序列号表，汉字字模存储、系统运行时间表存储、各温控点的设定值及测量值、系统时间的存放及一些临时数据存储。
五．结束语
采用51系列单片机为核心构成的控制系统实现印染工艺过程的温度控制。单片机应用于印染行业具有体积小，重量轻，价格低廉，可靠性高，灵活性好、安装方便等优点，在抗干扰方面还存在一些问题，系统还需进一步完善。该系统响应速度快，存储量大，CPU使用率较小，因此能够及时的处理，并且实时的采集数据等各方面的优势和性能相对较好。基于这些优势，单片机的温度控制系统的设计必将得到更广泛的应用。
参考文献
[1] 尚玉沛,石林锁,张振仁.最小二乘法在高精度温度测量中的应用[J]. 传感器技术. 2000(01)
[2] 刘国强,唐东红,李兴伟.基于AT89C51单片机的高精度测温系统的研制[J]. 仪器仪表学报. 2005(S1)
单片机温度控制系统篇8
温湿度传感器SHT91ATmega16单片机OCMJ液晶显示器
1 绪论
1.1背景及意义
随着现代化的发展，工业化程度的提高，自动化技术的发展，在现代化的厂房里已经基本实现了机械化，自动化。而很多的精密机械正常工作都需要一定的环境，当环境中的某些指标超出了其工作范围时机器就无法正常工作，甚至会出现一些危险事故，造成巨大损失。温度，湿度就是其中的很重要的两个因素。因此做一个基于单片机的温湿度控制系统有其重要的现实意义。
2基于单片机的温湿度控制系统总体设计方案
2.1系统总体设计方案
系统的总体设计方案框***如***2-1所示，主要由温湿度监测仪和上位PC机两部分组成。两部分之间通过RS-485串行通信总线连接，完成仓库环境湿度的***测量、数据远距离传输和集中显示管理等。
3硬件电路设计
本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，本设计以ATmega16基本系统为核心的一套检测控制系统，其中包括单片机、复位电路、温度检测、湿度检测及显示、报警电路控制系统、系统软件等部分的设计。
3.1信号采集模块
在整个温度湿度监测系统中，信号采集模快起着非常重要的作用。整个系统的好坏主要取决于传感器性能的优劣，传感器的精度在一定程度上决定了整个系统的精度。综合来考虑，最后选用推DHT91这款温湿度传感器。该传感器在极为精确的恒温室中进行标定，以镜面冷凝式露点仪为参照。测量精度为±3%RH，并且品质卓越、响应超快、抗干扰能力强、极高的性价比。
3.2电源模块
电源模块可以直接提供正5V的直流电压，但是由于在一些工业环境中并不提供直流电源，而都是交流电源，为确保其实用性，在电源这一部分，提供了整流稳压电路，可以把交流电压变成5V的电压，为整个电路板提供电源。
3.4显示模块
显示模块采用OCMJ4*8C液晶显示器，它是汉字***形点阵液晶显示模块，可显示汉字及***形，内置8192个中文汉字（16*16点阵）、128个字符（8*16点阵）及64*256点阵显示RAM（GDRAM）。具有多种软件功能，如：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。
3.5报警模块
报警器在整个系统中也起着非常重要的作用，它是高电平报警，一旦监测到的温度、湿度值的任意一个超过其设定范围，马上通过蜂鸣器发出报警声音，提示使用者出现报警状态，以保证仓库处在最佳环境中。
4软件部分的设计
4.1软件组成
软件部分的设计采用模块化程序设计与结构程序设计的思想，即将程序整体分解为几个相对***的模块。主要包括主程序模块、数据采集模块、显示模块、报警模块、控制模块等，各模块的软件共同作用，完成仓库环境温湿度的监测任务。
4.2主程序模块
主程序模块的主要任务是将各个模块进行协调处理和实现数据交互。其首先完成初始化工作，初始化后进入循环处理，在循环的过程中，主处理获得采集模块的数据，并将数据进行处理，处理后的结果通过显示模块显示。
4.3数据采集模块
由于DHT91温湿度传感器的输出为数字信号，无须进行A/D转换。此采集模块主要是单片机通过I/O端口采集信号，通过延时程序来控制采集的时间间隔，并通过使确认位ACK为高电平来结束湿度的测量。
4.4显示模块
显示模块主要完成数据的显示功能。首先当模块接受指令前，单片机必须确认模块内部处于非忙碌状态，然后根据接受到指令显示相关的内容在屏幕上。
4.5报警模块
单片机通过对所测的湿度值与上下限进行比较，判断是否超出范围，如果一旦发现超出，通过PC0口输出低电平进行报警。
5结论
本次设计的基于单片机的仓库温度湿度控制系统，通过DHT91传感器器对仓库内环境的微弱信号湿度的采集，直接输出数字数字信号到低功耗单片机AVR集中处理，然后通过液晶显示器显示。这样不仅可以通过对周围环境的湿度的自动监测以保证仓库的最佳储存环境，而且也降低了能耗，测量的精度也较高。因此，在仓库储存的应用领域有着良好的前景。
但电路的设计中还有许多需要改进的地方，这将在以后的设计里还有待于进一步完善。
参考文献：
[1]满红，邹存名，冀勇钢.现代电子技术.2011（9）.
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[3]樊尚春.传感器技术及应用[M].北京航空航天大学出版社，2004.
[4]张毅坤.单片微型计算机原理及应用[M].西安电子科技大学出版社.
单片机温度控制系统篇9
【关键词】单片机；温度传感器；温度控制系统；硬件；软件
1单片机温度控制中硬件分析
要想实现对于温度的全方位监控，单单靠中央控制设备是远远不够的，还要借助温度采集、信号放大、信号显示及模数转化等技术。温度测量技术是所有辅助技术中最为重要的方面，从数字电路角度分析，选用规格合适的热敏电阻能够提高温度检测的准确度，从而更好的实现对于温度的有效控制。现阶段利用单片机实现对于温度的监测，首先要通过温度传感器有效采集温度信息，接着利用转化器将采集的温度信号转为单片机能够识别的数字信号，以便单片机显示相关数据，目前主要是利用a/d转化器来实现模数之间的转化，而温度显示则是利用数码管来进行实现。单片机再根据系统或者是用户的要求对数字信号进行处理并发出相对应的控制信号，还可以根据实际需要配备定时装置，或者是其他控制元件，从而更有效的实现用户根据自身需要实现对温度的保温和加热操作，进而实现系统对于温度的全方位控制，满足用户的要求。在具体设计方案时，要严格根据实际需要进行器材的选择，尤其是对于温度传感器和信息传感器等元件，必须根据实际系统进行选择，否则不但会影响系统的控制效果，还会造成器材的损坏。元件的选择标准很大程度上受热敏电阻的影响，换句话说就是热敏电阻的工作范围直接影响着器材的选择方向。目前应用较广的当属热电偶器件，因为热电偶元件的制造工艺简单，加之其应用范围较广，监测的温度范围高低差较大，在温度较高的地方也能达到精确测量，所以热电偶在传感器元件的应用较为广泛。通过热电偶将测量到的温度通过模数转化技术转变为电信号，并且在经过放大器进行滤波处理后通过a/d转化器是实现模数信号之间的转换，然后进入信号传到单片机，单片机根据用户的需求对信号进行处理分析。温度控制部分可以利用可控硅元件实现对于温度的控制，采用硅材质的控制元件可以轻松实现对于温度的双向控制，在一定程度上提高了整个系统的稳定性。另外利用蜂鸣器进行报警线路的设置，提高控制系统的安全性，提高单片机在温度控制方面的实用性。在设计工业现场的温度控制系统时，通常采用Pt100温度传感器，通过远距离传输方式和LED数码管来显示，同时通过键盘设定，自动切换变频、工频状态等方式，可以具有报警、切换变频器保护的功能，另外还具有可以持续工作，高可靠性和低生产成本的工作性能。总体设计系统的时候，我们的思路是围绕着如何实现低功耗、低成本、高精度展开的。而对于数字化的测量，系统虽然采集数据、A/D转换的过程花的电流比较大，但是这一过程非常快，一般在几毫秒更甚至于与不到几毫秒就可以完成，这样就可以适当的选择采样周期，在一个采样周期内，在一瞬间测量压力，然后计入电流消耗较低的“休息”状态，那样就可以大幅度的减少整个系统的电流消耗；打个比方，就好像每个人每天只工作不到半个小时，而其他时间都在休息一样，当然这样对能量的消耗就要小很多，寿命同时也就会提高很多了。由于涉及应该是考虑系统的总体目标，实行硬件的初步选型，然后确定一个简单得系统草案，由于同时还要考虑系统软硬件实现的可行性。系统的总体方案经过反复推敲才终于确定了以美国德州公司推出的51系列单片机为温度智能控制制定系统的核心。并选择低功耗和低成本的储存器、放大器、数码显示器等元器件的。
2 单片机温度监控软件部分
软件部分是相对于组成系统的硬件部分而言的，系统软件部分的性能还需待系统通电后来检测，单片机对于温度的控制需要借助外界开关设备来启动，通常情况下是通过开关或者是电脑键盘来实现，因此需要在电路通电之前预先设定一个临界温度，待设置完成后在进行设备的通电工作，在单片机实际工作时要注意将实际运行状况与预期的温度监控情况进行对比，注意观察单片机对于温度检测是否能够实现精确，换句话说就是其精确程度能否达到预期水平。如果单片机收集到的最高温度超过系统设计的最高温度，则要停止系统的加热工作，这时系统的显示器要对此时的温度显示出来，以此来是实现单片机对温度的控制，单片机对于温度的控制主要是通过中断系统来实现对于电路各个部分的控制，系统在初次使用时首先要对温度进行初始值的预设，根据实际需求选择系统中断时间和中断方式。
3 系统的运行状况
系统在经过充分的准备后也就是实现了初始化之后，既定的程序就开始进行有效的循环，程序的循环工作也就是单片机实现对于温度的控制盒测量以及通过显示器显示的过程，然后永无止境的循环下去，这样可以在运行过程中通过按开关键实现对于系统的控制。及时的对于系统的软硬件进行调试能够保证核心程序良好的运行，也就是说能够实现系统的软件和硬件的良好结合，单片机在运行一定时间后容易造成软硬件工作不正常，及时的调试就是保证系统的软件和硬件部分能够很好的实现各自功能，软件和硬件良好的工作是整个系统正常工作的前提。对于系统软件部分的调试前，则需要对软件先进行初步调试，初步调试能够保证系统各个子模块能够正常的工作，然后在运行整个程序，注意观察程序是否能够实现正常的运行，如果所有的程序都能正常实现，关掉电源重新运行程序，看整个程序是否还能正常运行。如果出现程序断点，则需要对出现断点的部分予以相应的修正。
4 结语
利用单片机来实现对于温度的实时监控在实际应用中有着至关重要的作用，因其组成结构相对简单，能够在更为广泛的领域内应用，因此已经成为现代大规模超大规模集成电路中不可或缺的一部分，单片机对于温度的控制技术还有待于完善，需要我们进一步去探索实现。
参考文献：
[1]张婧.单片机温度控制系统方案研究[J].上海交通大学学报.2007
[2]吴建.基于STC89C52单片机的温度控制系统[J].电脑知识与技术.2011
[3]王瑞兰.基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计[J].潍坊学院学报.2008
[4]华浩然.浅析单片机温度控制的系统方案设计[J].才智学报.2012
单片机温度控制系统篇10
关键词：温度 传感器 单片机 控制
前言
以往，在实际的温度控制系统中，多采用热敏电阻器或热电偶测量温度。这种温度采集电路有时需要冷端补偿电路，这样就增加了电路的复杂性，而且该种电路易受干扰，使采集到的数据准确性不高。随着微电子技术、单片机技术、传感器技术的不断发展，为温度控制系统测控功能的完善、测控精度的提高和抗干扰能力的增强等提供了条件。本文摆脱了传统的温度测量方法，设计了一种基于AT89C51单片机与DS18B20 的温度控制系统，这样利于智能化控制。
本设计给出了系统实现的硬件原理***和具体程序，经仿真表明，本设计是可行的。这个系统设计和布线简单，体积小，重量轻，抗扰能力强，扩展方便，在大型仓库，车间，智能化建筑的多点温度检测有广泛的应用前景。
一、系统总体方案设计
1.温度控制系统的功能
温度控制系统中检测当前的环境温度是通过一线温度传感器DS18B20进行采集，然后通过单片机芯片STC89C51 处理并在液晶上显示，同时单片机控制蜂鸣器和三个LED灯，用于对温度进行实时控制操作。
2.该温度控制系统总体框***
（1）单片机最小系统：采用AT89C51单片机；
（2）温度采集模块：采用一线温度传感器DS18B20 ；
（3）温度显示模块：采用LCD液晶显示；
（4）报警电路：采用蜂鸣器报警；
（5）外部设备控制电路：采用的是LED灯显示，用来实时监测系统的工作。
二、温度控制系统的设计
该温控系统的具体电路***，如***2所示。
1.单片机最小系统的设计
（1）AT89C51单片机简介
单片机是一块单芯片的微控制器集成电路，在本系统中温度传感器DS18B20的工作，LCD液晶显示，蜂鸣器报警电路，以及LED显示都是单片机控制的。这里选用的是ATMAL 公司的AT89C51单片机，AT系列单片机是与MCS—51系列完全兼容的，所以89C51表示可以是任何一个厂家的产品。51单片机主要由中央处理器、数据存储器、程序存储器、定时/计数器、并行输入/输出（I/0）口、串行口，时钟电路以及中断系统组成。89C51单片机基本组成框***，如***3所示。
（2）单片机最小系统结构
单片机要正常工作必须满足三个条件：一是正确的电源，51系列单片机的工作电源是+5V的直流电，过高或者过低都会引起单片机不工作；二是要有时钟电路，51系列单片机的时钟有两种方式，一种是内部时钟方式，另外一种是外部时钟方式，在本设计中采用的是内部时钟方式，其中晶振的频率为12MHz，电容的容量为33PF；三是要有复位电路，其作用是使CPU和系统中的其他部件从一个确定的初始状态开始执行。复位电路通常有两种形式，一种是上电复位，另外一种是按键复位，在本设计中采用的是上电复位。
2.温度控制模块设计
（1）DS18B20温度传感器的优点
DS18B20是美国Dallas半导体公司推出的数字化温度传感器，它采用单条信号线，既可以传输时钟，又可以传输数据，而且数据传输是双向的，因而其组成的系统具有测温简单、精度高、连接方便、占用口线少等优点。
（2）DS18B20温度传感器的测温原理
DS18B20需要严格的读写时序以确保数据的完整性，这其中主要包括五种脉冲时序：复位与存在脉冲，写0脉冲，写1脉冲，读0脉冲，读1脉冲。所有这些信号，除了存在脉冲是由DS18B20发出的以外，其它都是由MCU（总线控制器）发出的。
读取DS18B20温度主要有以下几个步骤：
第一步：
①DS18B20初始化，一个复位脉冲加一个存在脉冲表示初始化完成。
②向DS18B20发送命令，因为本设计中采用外部电源供电，且总线上仅有一只DS18B20，所以发送CCH，表示跳过检测ROM地址。
③向DS18B20发送44H，表示温度转换命令。
第二步：
①DS18B20初始化，一个复位脉冲加一个存在脉冲表示初始化完成。
②向DS18B20发送命令，因为本设计中采用外部电源供电，且总线上仅有一只DS18B20，所以发送CCH，表示跳过检测ROM地址。
③向DS18B20发送BEH，读取温度值。
3.温度显示模块设计
在本设计中，采用的1602液晶显示器为+5V电压驱动，带背光，可显示两行。每行16个字符，只能显示字符，不能显示***形和汉字。
（1）1602型液晶接口引脚功能
1602型液晶接口引脚功能如下表：
（2）基本操作时序
基本操作时序，在这里主要用的是写指令和写数据。
写指令 输入：RS=L，R/W=L，D0-D7=指令码，E=高脉冲 输出：D0-D7=数据。
写数据 输入：RS=H，R/W=H，D0-D7=数据，E=高脉冲 输出：无。
初始化设置：
4.报警电路设计
本设计采用蜂鸣器配合发光二极管一起作监测温控系统的工作情况，当单片机正常工作时，蜂鸣器不响，发光二极管D1亮；当温度上升到40度时，蜂鸣器响，发光二极管D3亮；当温度低于30度时，蜂鸣器响，发光二极管D2亮。
51系列单片机上电复位后，I/O口处于高电平，这时二极管的正负极均处于高电平状态，此时灯不亮，如果要使灯亮，负极必须给低电平。
单片机I/O口的输出电流很小，一般只有4-20mA如果要驱动大的负载，必须用到驱动电路，在这里采用了PNP三极管驱动。当P3.2口输出高电平时，三极管不导通，蜂鸣器不响；当P3.2口输出低电平时，三极管导通，蜂鸣器响，发出报警信号。
三、系统程序设计
本系统采用 AT89C51作为核心处理器件，把经过DS18B20 现场实时采集到的温度数据，存入AT89C51 的内部数据存储器，并送LCD 液晶显示，并与温度的设定值进行比较，然后由单片机输出控制信号去控制外部设备。进行温度控制程序的设计还应考虑越限报警，当采集到的温度值与温度的设置值进行比较后，若发现当前温度值越限，则产生报警信号。具体程序见附录部分。
四、设计仿真结果
设计的电路通过proteus仿真，当温度超过下限值时，蜂鸣器响，同时相应LED灯亮，并把当前温度显示在LCD上，所以结果显示本设计是可行的。
五、结论
该温度控制系统主要介绍了DS18B20的温度采集功能，以及利用单片机技术，把液晶显示、蜂鸣器、LED灯和温度传感器DS18B20有机的结合在一起，电路简洁美观，仿真结果显示精度高、可靠性好，完全可以在实际中运用。
本设计如果再进行改进，比如在超温限时，用继电器自动驱动制冷和制热设备，这样可以使温控系统更广泛地应用生产和生活。
参考文献：
[1]郭天祥. 51 单片机C语言教程[M]. 北京：电子工业出版社，2009.
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