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【摘要】本文在單片機溫度控制系統的功能與工作原理的基礎上，分析了溫度控制系統的溫度檢測方法，研究了基于單片機的溫度控制系統的設計，發(fā)現基于單片機的溫度控制系統具有科學的控制產品生產所需的溫度，有效提高被控溫度的指標的優(yōu)勢。因此，通過設計基于單片機的溫度控制系統，對于該系統未來在我國有更好的發(fā)展前景意義重大，希望通過這次研究，為相關設計人員提供參考。

【關鍵詞】單片機；溫度控制系統設計

隨著電子技術的快速發(fā)展，尤其是大規(guī)模集成電路的應用，有效提高了工程控制的精確度。在工業(yè)領域，單片機的應用比較廣泛，單片機將中央處理器、存儲單元、I/O接口等集成在一個芯片，操作便捷，單片機還具有性能穩(wěn)定，可靠性高的特點，可以滿足復雜的工業(yè)環(huán)境下運行條件需求。溫度是工業(yè)生產中的重要參數之一，溫度測量在工業(yè)設計、產品生產等方面有著至關重要的作用。所以，本文提出將單片機應用于溫度控制系統的設計中，有效實現對產品溫控，使系統具有用戶體驗良好、操作方便、自動化程度高等特點。

1單片機溫度控制系統的功能與工作原理

為了保證基于單片機的溫度控制系統設計工作能正常、有序、順利的開展，首先要保證相關設計人員對單片機溫度控制系統的功能與工作原理有一定認識和理解。

1.1單片機溫度控制系統的主要功能

單片機作為溫度控制系統元件中的核心元件之一，對有效的控制工業(yè)生產溫度和農業(yè)生產溫度尤為重要。通常情況下，單片機的主要功能是通過科學合理的監(jiān)測溫度，實現對溫度大小的精準控制，采用媒介傳輸的方式，將控制后的溫度值傳送給監(jiān)控人員，供監(jiān)控人員作出相應的處理。通過將單片機溫度控制系統應用到農業(yè)或者工業(yè)實際的產品生產中，有效提高溫度控制效果、保證產品生產所需溫度、提高產品的生產質量和效率。

1.2單片機溫度控制系統的工作原理

單片機溫度控制系統的工作原理主要是相關設計人員利用傳感器的測量優(yōu)勢，在轉化溫度信息為電壓和電流等電學物理量信號的基礎上，采用傳感器測量法，對電壓和電流等電學物理量信號進行放大處理，以準確獲取溫度相關信息，從而有效控制單片機可處理溫度范圍。當電壓和電流等電學物理量信號達到了單片機處理既定范圍后，相關設計人員對溫度相關信息進行分類歸納、過濾處理，然后將轉換后的溫度信息以可視化界面的方式展示給用戶，有利于保證用戶良好的視覺體驗。單片機溫度控制系統的整體設計圖如圖1所示。

2溫度控制系統硬件電路設計

2.1單片機模塊設計

由于該溫控系統設計方案數據量不大，所以通過將AT89C51作為該系統的核心元件，該組件無法獨立工作，需要與時鐘、復位電路相連接，并且確保EA接高電平，ALE及PSEN信號不接，即可實現系統正常工作。時鐘電路運用內部時鐘方式，以晶體振蕩頻率確定振蕩器頻率。經某方式調整單片機各個寄存器數值為初始狀態(tài)的操作過程即復位操作，可以對于系統異常或死機情況下進行手動復位。

2.2A/D轉換模塊設計

在設計硬件系統中運用TLC2543該串行模數轉換器，實現A/D轉換過程，該元件能夠達到較高分辨率且性價比高，所以應用于本次系統設計模數轉化器，并設計輸入一路模擬量選擇AINO一路輸入通道。

2.3液晶顯示模塊設計

對于現代化自動智能儀器，日常應用較廣的包括LED、LCD小型輸出型顯示設備，其中，LED只可顯示特定的字符或數字，對圖形、漢字信息無法顯示。但是LCD則能夠將任何數字、漢字、圖形都靈活顯示，具有較強的交互性。所以LCD被廣泛運用于高檔儀器設備中，本次溫控系統硬件設計采用C21編寫的LCD顯示程序，能夠達到較強可讀性且修改便捷，最大化滿足用戶使用需求。

2.4聲光警報模塊設計

在該系統中設計了兩個普通LED燈作為警報模塊元器件，假若要求更大功率光報警可以設計單片機對繼電器控制，從而實現控制白熾燈。運用普通NPN型三極管9013驅動直流蜂鳴器，整體電器設備的設計構造十分簡單可靠，被廣泛運用于諸多實際電路中。

2.5硬件電路開發(fā)

硬件電路是基于單片機的溫度控制系統中重要的組成部分，它對該系統性能起著決定性的作用，通過將傳感變送器與其它設備進行有效的連接，有效的提高了該系統對溫度的控制效果。同時，相關設計人員要充分結合內外環(huán)境的變化特點，通過對該系統的功能進行不斷的優(yōu)化和完善，例如：對鍵盤靈敏度、警報電路的性能和電路組織設計等功能。為了確保該系統能充分利用單片機的使用優(yōu)勢，相關設計人員需要對該系統安裝微處理器，從而大大保障該系統的硬件電路的實效性和通用性，從該系統的硬件電路組裝情況來看，在設計基于單片機的溫度控制系統的過程中，主要采用了高性能處理器，有效的提高了該系統的運行效率，同時，為了有效的提高該系統對數據的處理能力，實現對通信和存儲方式的優(yōu)化，需要設計人員借助可控硅對溫度進行合理控制。

3溫度控制系統軟件設計

為了最大限度的保證基于單片機的溫度控制系統的通用性和強大功能，該部分系統軟件設計主要包括了主程序、模數轉換、液晶顯示、延時四大模塊。由于直接采用芯片廠家提供的驅動類顯示程序，本部分僅對主程序、延時模塊進行介紹。

3.1主程序模塊

基于單片機的溫度控制系統要想能正常、可靠的運行，除了需要有硬件提供技術支撐外，還離不開軟件的支持。軟件的各個功能需要用編程語言來實現，為了最大限度的提高軟件開發(fā)的效果，需要將主程序的功能與各個子模塊的功能進行有效的分類和歸納。通常情況下，主程序的功能主要是指在不同時刻對溫度進行及時的監(jiān)測并展示。通過對溫度信號完成數模轉換，后加入至單片機P3.0口，即可完成對信號的運算處理，對比既定溫度范圍。一旦溫度低于既定最低溫度或高于最高溫度，即可發(fā)出聲光警報。經一定時間延時，即可對下一組溫度采樣信號進行比較，軟件系統程序見圖2。

3.2延時模塊

本次設計運用單片機定時器TO，能夠實現定時/計數器TO該工作方式設置，從而輸入尚未完成的溫度信號定時采集。該定時器經軟件編程制定通過最初運用該定時器時，應當完成初始化處理，根據所設定的功能工作確定初始步驟，通常包括了確定TMOD賦值也就是系統工作方式后，預先設置定時初值，并開放定時器中斷后啟動。

3.3編譯程序

運用Keil軟件首先完成項目創(chuàng)建，選擇與系統一致的單片機型號，之后創(chuàng)建新文件保存自己的系統程序后，再添加程序展開程序編譯，對于編譯時點擊菜單編譯文件，直至未出現錯誤后，在單片機芯片中錄入hex文件。

4結束語

綜上所述，硬件開發(fā)與軟件系統開發(fā)是設計基于單片機溫度控制系統設計過程中最重要的兩個環(huán)節(jié)，因此，為了最大限度的提高基于單片機溫度控制系統的設計水平，給用戶帶來良好的體驗，需要加大對這兩大環(huán)節(jié)落實的重視度。首先，經開發(fā)基于單片機溫控系統的硬件電路，提高硬件的運行性能，其次，經軟件開發(fā)增強了各個模塊之間的聯系性。所以經過本文設計基于單片機的溫度控制系統，能夠實現溫度在低于既定最低溫度或高于最高溫度時，發(fā)出警報并發(fā)送至監(jiān)控人員，實現溫度的實時控制。

參考文獻

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作者：呂志華 單位：山東華宇工學院