基于电子技术的水温自动控制系统

戴尚新

摘 要水温控制系统有着指定的单片机作为主控模块；温度采集也对控温精度有一定的要求，显示频采用液晶显示模块。具体的操作流程，首先要对温度进行预设，其次要获得水温可采用温度传感器进行测量，实时显示的温度经过串口传达到单片机。单片机将数据与预设的温度的数据进行对比，若温度有差异达不到标准，低了就要进行加热达到设定温度，高了报警器就会报警。

【关键词】水温自动控制系统 电子技术 探析

传统的水温控制系统是用温度控制棒进行加热的，当水温低时加热棒开始进行工作，但是也存在局限性，就是不存在平衡点，温度延迟发生加热过度的现象，一定程度上造成了能源的消耗。所以水温可自动控制的系统的出现是十分必要的，从预设温度，水温测量，对于水的情况会实时显示，在温度上会根据水的温度的变化自动调节，形成一个安全、完整、高效的过程。水温超出预设温度时同样的报警器会进行报警。

1 硬件设计

1.1 单片机的选择条件

为了顺应当前计算机市场的快速发展，市场上除了常见的八位单片机系统以外还出现了一系列新型单片机系统，包括AVR系列，PIC系列，MSP430系列等。为了提高硬件设施的参数，选择单片机时应注意不同系统的单片机组成，为了形成完善的系统不仅需要高速的CPU处理器，还需要有两种庞大的存储器：ROM和RAM，以及终端集成器、定时器、计时器和负责不同功能的IO接口。

选择方案如下：

（1）主控芯片选择电压5伏、有7个中断源的C8051单片机，利用该单片机的大量“CISC”复位指令，在该系统处于低能耗模式时仍可利用存储器进行数据存储。

（2）主控芯片选择主体为硅半导体，组成较为复杂的STC12C5A60S2单片机，由于该单片机的内部结构复杂，除了最基本的电路组成与内部结构以外，还包括更为高效的处理器、存储器等。由于其运行周期较短，所以相较于8051系列单片机，这一STC12C5A60S2系列的单片机处理数据的效率更高、运行过程更为稳定、并且耗能更少。根据上述两种单片机系统的各项特点进行分析，在硬件设计中采取STC12C5A60S2 单片机来进行电路的管控与处理。

1.2 电源供电电路

当主控芯片选择STC12C5A60S2 系统时，该系统需要5伏电压，而系统需要更高的电压供电，即12伏。所以这就需要在电源的正负极之间安装如下图所示的引脚设施。整个系统的供电包括供给驱动电路以及显示装置，按照如图1所示的电路进行供给，再利用稳压芯片等设施讲原本的电压进行输出，即可供给使用。

1.3 时钟电路

时钟电路在单片机的工作中起着重要的调节作用，时钟电路为单片机的工作提供相关信号明确时间，利用外部时钟方式以及内部时钟方式这两种方式进行电容处理，其中外部电路就是将12M晶振连接在相关引脚之间，并且利用并联的方式进行电容处理。通过内外部时钟方式的合作让各个部件更加高效互相配合。

1.4 复位电路

复位电路就是指在计算机运行的过程中，一旦程序产生了难以解决的故障以及错误时，可以采用复位电路的措施，通过掉电复位或者引脚复位，使系统的CPU以及其他关键程序恢复原有设定值，从而使系统再次开始工作。而如果采用掉电复位的方式使系统重新工作，就需要注意单片机引脚的复位信号，一旦该信号出现，就意味着要进行单片机复位，该复位操作不同于引脚复位，一旦掉电复位开始，就意味着单片机内部所有数据都恢复初始化，依据图2所示电路图，使系统重新开始工作。

1.5 温度数据采集电路

1.5.1 温度传感器的选择

为了满足计算机系统使用时对温度传感器稳定的工作要求预计对数据处理的精确性的要求，在当前多种温度传感器中选择相对更加精确的数字式温度传感器一DS18B20。

1.5.2 DSI8B20温度传感器的特点

该温度传感器的具体特点如下：

（1）测量温度的范围广泛，上至零上125℃，下至零下55℃；

（2）测量可以精确到不同测量点；

（3）拥有内部储存器可以进行相关序列号的储存；

（4）通过全世界独有的“一线总线”接口方式进行数据传输；

（5）在极短的时间内就可以实现温度的数字化转，大大提高了数据处理的效率。

2 有关于系统中软件的设计

2.1 程序流程的运行

首先对于系统的初始化处理是十分必要的，检测电路的信号会由单片机进行接收，单片机根据信号来判断是否满足设备的需求，若不满足，那么单片机必须持续的对信号进行接收。如果符合了加热装置的要求，那么接受信号的点必须闭合，而加热装置开启。再进行延时来判断是否要将继电器断开，停止加热。最后，单片机还必须对信号进行再次检测，对于加热装置的开启条件再一次进行判定。

2.2 程度的设计及调试

结合相关流程设计图，单片机进行指令编写最终实现每个程序的功能，再进行调试。从从实际出发，对所要出现的问题提前做好准备，同时对调试方式进行选择，单步或者断点是常用的两种，通过仿真软件对程序进行检查，看最终执行的结果是否与自己的预先设定完全一致，程序在循环上面有没有使用错误，确保硬件系统与软件算法及相关程序准确无误的情况下再下载到单片机里对硬件的组装进行测试。对硬件进行检查同样的在确保无误后进行调试。在室温下进行调试，先设定一定的初始水温，给定不同的参数来测定传感器与加热器的灵敏度，通过调试获得一个最合适的值。对外界温度的变化进行模仿，确定各个电路的正常运行。最后确定软硬件是否可以完全协调一致发展，进行程序细节的微调，软硬件结合将所写的程序下载到主控芯片中去。

3 结语

此智能温控系统与以往温控系统相比，具有的优势就是，它能够自动完成一切性能，不需要人的主动参与，这样就避免了人为因素产生的误差。选择合适的单片机作为主控芯片，合适的温度器进行数据采集，相关设备的准确配合，造就了溫度的设定，对温度进行采集，同时也可实现超线报警。

参考文献

[1]黄强.模拟电子技术[M].北京：科技出版社，2013（01）.

[2]王效华，张永梅.单片机原理与应用[M].北京：交通大学出版社，2014（05）.

[3]金发庆.传感器技术与应用[M].北京：机械工业出版社，2015（08）.

[4]孙晓娜.单片机通信技术与工程实践[M].北京：人民邮电出版社，2014（01）.

作者单位

重庆信科通信工程有限公司 重庆市 401121endprint