基于单片机设计的温控系统

王晓

摘要： 随着我国科技水平不断提高，科学家们也更加致力于研究能够造福人类，能够使人类活的更加舒心的科技。本文以单片机温度控制系统有关问题为中心，简单讲述了单片机概念，并详细的将单片机的类型以及单片机如何控制温度的原理进行描述。

【关键词】单片机 温控系统

单片机已经在温度控制领域中被广泛运用，和其他的设备相比，单片机在温度控制领域中有着相当多的优点，例如：适应性强、灵活性好以及性能优越等。以上优点都能帮助较好的控制温度，因此，单片机的发展势头迅猛，能够在空肚控制市场中占据一席之地。

1 单片机概念

单片机可以看做是单片微型计算机。该计算机内含了多个单元，能够处理和分析多种数据，这些单元包括：中央处理器（CPU）、只读存储器（ROM）、随即存取存储器（RAM）等。虽然功能强大，但是其本身所占据的空间极小，只需要配置外电源以及晶振就可以正常进行工作。计算机的主要元件由原本的晶体管逐渐发展成为集成电路，密度也伴随着科学技术的发展越来越高，使计算机的体积不断减小，当集成电路这一技术成熟之后，单片机也因运而生。单片机具有体积小、性能高以及廉价等优点，而且在生产过程中，生产单片机所需要的耗能也相对较低。

2 常见的温度控制技术

2.1 仅依靠硬件平台闭环控制系统技术

这种技术能够应用的范围较小、而且较不稳定，缺乏稳定性、精准度也很欠缺，管理和维护的成本较高，唯一的优点是温度变化时反应较为及时。

2.2 拥有IP内核的FPGA/CPLD技术

该技术级数据采集、储存、现实为一体，将信号测量与人机交流互动通过IP实现，这种技术的优点是面对复杂的数据及时的分析，并得出较为准确的结论，而且结构紧凑，能够在复杂的测量和控制中游刃有余，但在日常调试中所耗费的时间、精力和财力较大，因此，经济效益较低。

2.3 单片机与高精准的温度传感器的技术

这种技术中单片机主要负责人机交互、数据分析、系统控制等，而温度传感器负责采集信号和转换。这样的方式避免了前两种方式的缺憾，又能够将前两种方式的优点充分发挥出来，这个放肆是目前为止最主流的温度控制技术。

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

单片机温度控制系统的最核心元件是单片机，因此，温控系统能否正常运行并且运行质量的高低取决于单片机的质量。因而，在选择单片机时要选择运行快、经济效益高、内存较大的种类。

3.2 选择传感器要点分析

传感器的选择可以使用DSI8820这个型号，这个传感器是DALLAS半导体公司的产品，这个产品是一线式数字传感器。这个传感器采用了能够与微处理器相结合的新技术。这个技术与该传感器相结合，广泛应用在了军事、日场的生产生活中。具备着占据空间小、性能高以及接口灵活的特点。

3.3 系统框架构建要点分析

温控系统所采用的是模块设计，将每一个功能分别对应某一个模块，这样做，能够提高灵活性，其配置对于人操作系统来说更加方便。构建的内容主要有：数据采集、单片机控制、显示、温度设置以及电路驱动五项。传感器将采集到的温度数据传输到数据采集模块，之后再通过单片机进行数据分析，并通过屏幕显示出来，在通过与預先设置的温度进行对比，发现有误差后进行调整，将加热系统开启，当温度超过预先设置的温度时，加热装置自动停止，最终达到控制温度的目的。

4 单片机温度控制系统的工作原理

单片机温控系统采集温度数据的元件是传感器，温度信号可以通过传感器转化为电压信号并在电路中传递。单片机的工作需求是依靠着电压信号毫伏级步步增强来满足的。之后的数字信号由A/D转换器进行转变。数字信号的采集采用专业的软件进行并将这些信号传输到主机。为了减少数字信号在传播过程中的影响，避免降低数据采集的精确度，还会将单片机同步进行滤波处理。这时候的数字信号在经过滤波处理以后转变成为相应标度，最后温度指数会通过IED屏幕显示出来，如图1所示。

在这整个过程中，预先设置一个温度指标，在与采集到的温度数据进行对比以后，用PID算法算出实际值与预算值差值，根据这个差值确定要输出的控制量，加热功率和加热通导时间是由确定的控制量值决定的，最后达到控制温度在预设值波动范围内的目的。

5 单片机温控系统的开发与应用

硬件平台、传感器以及配套软件是单片机温度控制系统开发与应用的主要三个方面。温控系统能够实现离不开硬件平台的支持，能够组成硬件平台的主要有：单片机、多路开关机附属设备以及传感器等。配套软件编程是C语言。主程序采取模块化设计，其主要任务是温度读取和现实，并根据其任务调用子程序，帮助子程序进行数据的对比和分析，最后显示控制量值。单片机温控系统的性能高低取决于传感器的灵敏度和精准度，传感器质量越高，检测到的温度越精准，也就能更快的将检测到的温度数据反馈到主机。

6 结语

目前为止，在日常的生产生活中单片机温控系统的运用十分广泛，除了温度测量的精准、及时、可靠外，还能够针对温度的变化及时做出反应，并且还能将出现偏离的温度纠正的正常的轨道上来。单片机温度测控系统品质高、性能强、所需要投入的成本很低。方便操作、灵活性强，经济效益高，前景相当宽广。

参考文献

[1]肖金壮，张伟，王洪瑞，魏会然.基于LabVIEW的单片机温度测控系统设计[J]，微计算机信息，2007 （29）： 71-73.

[2]邵鹏.基于单片机的空调温度测试测控系统设计[J]，赤峰学院学报（自然科学版）， 2017， 33 （07）： 30-31.