基于单片机的温度控制系统的开发与应用

杨婧芳++祁惠梅

摘 要：科技的进步导致人们对温度的要求也发生了非常大的转变。在实现温度控制的过程中，借助单片机进行是一种主流方案。研究表明，采用这种当时，不仅能够对温度进行合理的控制，满足用户的需求，还有助于推进单片机的发展，为企业带来更大的利益。因此，在近些年，引入单片机科学的控制温度成为解决生产中温度问题，提升产业效益的关键。文章结合实际，阐释单片机的应用。

关键词：单片机 温度控制系统 开发 应用

在工业生产中常常需要对温度这个参数进行控制，所以研究温度控制系统具有深远的意义，如今关于温度的控制更是应用到养殖业之中，例如：猪舍温度，孵化室温度等，为了保证某种环境下温度的适宜，要做好温度控制系统的研制和探究工作，进而保证工作效益，提高经济收益。当前以AT89C51为核心的温度控制系统比较常用，同时也可以实现很好的温度控制，在选择温度传感器时DS18B20比较常用，利用所测量的温度值与预先设定的温度值进行比较，温度较低则要启动加热装置，温度较高则要启动制冷装置。本文就是基于单片机温度控制系统进行分析，使温度控制更加有效。

1、单片机概述

单片机最早被称作微型计算机。它主要是借助ROM、RAM等等多个元件构成的一个综合系统。鉴于其体积相对较小，并且在较小的提及之内蕴含着较大的能量。因此，单片机被广泛的运用于农业、化工。机械、医学以及生活等等诸多方面。在现代工业化中运用单片机能够使外用电源和晶振效用，对数据进行有序的处理，进而达到控制温度的效果。通过这种模式，可以为企业生产带来便利，将企业的资源更加广泛的运用于生产当中，降低生产风险，增加能源利用率，进而实现可持续发展。在长期的实践中发现，借助单片机进行温度控制，能够使单单片机在各行各业中绽放出异样的风采。

2、单片机的型号选择与系统框架

2.1 单片机型号的选择

在整个温控系统中，单片机的型号至关重要，要求所选择的单片机具有高性价比、高内存、运行速度快等特点。经过多次的实验认证，由ATMEL生产的AT89C51单片机拥有4k字节可编程闪速程序存储器，锁定三级程序存储器，内部数据存储器大，共有128×8位，具备上述所要求的条件，是构造温度控制系统的理想选择。

2.2 传感器的选择

在温度传感器的选择上，本文重点讨论采用数字温度传感器DS18B20，采用此传感器对温度数据进行采集。DS18B2可以适用3.0V到5.5V的电压，电压范围适用较广，也可以由数据线供给电源；通讯便利，单线接口即可实现双向通信；支持多点组网测温功能，多个DS18B20可并联在唯一的三线上进行温度的测量；可以测量的温度范围为零下55℃至125℃；分辨率高，可编程的分辨率为9至12位，测温精度较高。

2.3 系统框架的构建

本系统主要包含了数据采集、电路驱动、温度设置、显示以及单片控制等多个模块。本系统的工作流程如下：由数据模块实时采集温度数据，并将采集到的数据传送给单机片，数据信息经单机片处理后再传送至显示模块，将信息显示出来。设置模塊的主要作用是提前预定温度，即为预定温度，在监测过程中，当检测到系统温度低于预定温度时，单机片立即自动控制电路，运行加热程序，加热电路，同时会有警报声提醒温度出现异常；当检测到的温度达到预定的温度时便会停止加热，系统开始正常运行。

3、单片机温度控制系统的开发与应用

3.1 硬件系统的开发与应用

在温度控制系统开发过程中，经常会选用单片机作为核心控制器件，由单片机控制多种转换器、传感变送器以及多路开关实现温度控制。另外，为了使系统更加具体，在实际应用时还可以增加其他电路设计，例如为了避免电路遭到破坏，可以应用报警电路提醒温度已经超出界限范围；还可以外加显示电路，实现更为直观的观测温度；应用键盘输入设定温度值，可以根据不同场合对于温度的要求而重新设定，使温控系统可以用于多个场所。

3.2 温度检测的开发与应用

在进行温度检测时经常会选用热电偶传感器，因为较其他传感器比较，热电偶传感器不但价格较低，而且精度要更高一些，反应速度也很快，测量范围也比较广，综合来看性价比较高，所以应用比较实用。但是热电偶传感器存在一个缺点，就是它输出电压信号在几毫伏到几十毫伏之间，十分微弱，所以在使用热电偶传感器时一般都会搭配放大电路使用，通常运用热电偶调理模板可以实现这一要求。另外，要使用冷端补偿法保证热电偶在使用时提供恒定不变的温度。

3.3 软件开发与应用

单片机进行编程来实现各种功能的语言主要是C语言，应用循环查询的方式显示和控制温度，首先要对模块进行初始化，之后调用读取温度、处理温度、显示温度等模块的程序，实现温度的控制，主程序的作用就是通过调用子程序实现读取温度、显示温度、启动温度控制模块等。软件处理之后，热电偶测量到的温度值会经过A/D转换电路的处理，变为数字，再经过单片机借口传送到单片机内部。根据对比结果的不同，系统通过程序自动控制升温系统和降温系统工作，如果测量温度与设定温度之间差距较大，则要达到两者平衡则需要一段时间，所以要执行截断功能，在这段时间内，温度修正，逐渐与设定温度平衡。由此可知，温控系统的软件开发是系统的控制核心，硬件工作由软件编程控制。

4、结论

基于单片机的温度控制系统应用广泛，该系统具有实时、有效和精确检测温度的特点，还可以预设温度并对此进行调节温度调控，能够满足人们对于温度越来越高的要求。该系统因低成本、高精度、操作灵活而备受人们的关注，市场前景十分广阔。

参考文献

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