單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)精選(九篇)

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第1篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)范文

【關(guān)鍵詞】DS18B20；單片機(jī)；溫度控制；LED顯示

在今天手機(jī)得到廣泛應(yīng)用，一般手機(jī)信號(hào)發(fā)射機(jī)要求工作溫度在之間，這也就要求手機(jī)信號(hào)發(fā)射機(jī)室內(nèi)溫度得在5-45度之間，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制電路來(lái)控制空調(diào)的溫度，從而使手機(jī)信號(hào)發(fā)射機(jī)正常工作。

一、總體方案

考慮到該溫度控制系統(tǒng)功能比較少，由單片機(jī)控制即可實(shí)現(xiàn)。而89C52單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好，故本系統(tǒng)選擇采用89C52單片機(jī)。采用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。DSB18B20S數(shù)字溫度計(jì)提供9到12位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度信息經(jīng)過(guò)單線接口送入DS18B20送出，因此從中央處理器到DS18B20僅需連接一條線和地，讀寫(xiě)和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，甚至不需要外部電源。

二、系統(tǒng)工作原理

該空調(diào)控制系統(tǒng)用到89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的CPU進(jìn)行控制控制，由數(shù)字傳感器DS18B20進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，89C52對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各種信號(hào)。而這些信號(hào)將分別作為L(zhǎng)ED數(shù)碼管顯示的信號(hào)輸入和啟動(dòng)空調(diào)制冷、制熱的輸入。同時(shí)將利用單片機(jī)的其它使能端口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位，手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件部分主要可分為溫度采集電路，信號(hào)處理與控制控制，溫度顯示電路，溫度調(diào)節(jié)電路，控制指示電路五大部分。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

DS18B20通信，其命令序列有3步：初始化、ROM命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）和功能命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）。

每次訪問(wèn)DS18B20，必須嚴(yán)格遵守這個(gè)命令時(shí)序，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線則單總線器件不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。這個(gè)準(zhǔn)則對(duì)于搜索ROM命令和報(bào)警搜索命令例外，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，主機(jī)不能執(zhí)行其后的功能命令，而必須返回至第一步。

（一）初始化

單總線上的所有傳輸過(guò)程都是以初始化開(kāi)始的，初始化過(guò)程由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成，應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道總線上有從機(jī)設(shè)備且準(zhǔn)備就緒。

（二）ROM命令

在主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出ROM命令。ROM命令與各個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一64位ROM代碼相關(guān)，允許主機(jī)在單總線上連接多個(gè)從機(jī)設(shè)備時(shí)，指定操作某個(gè)從機(jī)設(shè)備。ROM命令還允許能夠檢測(cè)到總線上有多少個(gè)從機(jī)設(shè)備及其設(shè)備類型，或者有沒(méi)有設(shè)備處于報(bào)警狀態(tài)。

（1）搜索ROM

當(dāng)系統(tǒng)初始上電時(shí)，主機(jī)必須找出總線上所有從機(jī)設(shè)備的ROM代碼，這樣主機(jī)才能夠判斷出從機(jī)的數(shù)目和類型。主機(jī)通過(guò)重復(fù)執(zhí)行搜索ROM循環(huán)（搜索ROM命令跟隨著位數(shù)據(jù)交換），以找出總線上所有的從機(jī)設(shè)備。如果總線只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備，則可以采用讀ROM命令來(lái)替代搜索ROM命令。在每次執(zhí)行完搜索ROM循環(huán)后，主機(jī)必須返回至命令序列的第一步：初始化。

（2）讀ROM

該命令僅適用于總線上只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備，它允許主機(jī)直接讀出從機(jī)的64位ROM代碼，而無(wú)須執(zhí)行搜索ROM過(guò)程。如果該命令用于多節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)則必然發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因?yàn)槊總€(gè)從機(jī)設(shè)備都會(huì)響應(yīng)該命令。

（3）匹配ROM

匹配ROM命令跟隨64位ROM代碼，從而允許主機(jī)訪問(wèn)多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中某個(gè)指定的從機(jī)設(shè)備。僅當(dāng)從機(jī)完全匹配64位ROM代碼時(shí)，才會(huì)響應(yīng)主機(jī)隨后發(fā)出的功能命令，其他設(shè)備將處于等待復(fù)位脈沖狀態(tài)。

（4） 跳躍ROM

主機(jī)能夠采用該命令同時(shí)訪問(wèn)總線上的所有從機(jī)設(shè)備，而無(wú)須發(fā)出任何ROM代碼信息。

（5） 報(bào)警搜索

除那些設(shè)置了報(bào)警標(biāo)志的從機(jī)響應(yīng)外，該命令的工作方式完全等同于搜索ROM命令，該命令允許主機(jī)設(shè)備判斷哪些從機(jī)設(shè)備發(fā)生了報(bào)警（如最近的測(cè)量溫度過(guò)高或過(guò)低等）。同搜索ROM命令一樣，在完成報(bào)警搜索循環(huán)后，主機(jī)必須返回至命令序列的第一步。

（三）功能命令

在主機(jī)發(fā)出ROM命令，以訪問(wèn)某個(gè)指定的DS18B20，接著就可以發(fā)出DS18B20的某個(gè)功能命令。這些命令允許主機(jī)寫(xiě)入或讀出DS18B20的存儲(chǔ)器，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機(jī)的供電方式。

（1） 讀RAM存儲(chǔ)器

此命令讀RAM存儲(chǔ)器的內(nèi)容，開(kāi)始讀字節(jié)0，并繼續(xù)讀到第九個(gè)字節(jié)（CRC）。如果不是所有位置均可讀，那么主機(jī)可以再任何時(shí)候發(fā)出一復(fù)位命令以中止讀操作。

（2）復(fù)制RAM存儲(chǔ)器

此命令讀RAM存儲(chǔ)器的內(nèi)容，開(kāi)始讀字節(jié)0，并繼續(xù)讀到第九個(gè)字節(jié)（CRC）。如果不是所有位置均可讀，那么主機(jī)可以再任何時(shí)候發(fā)出一復(fù)位命令以中止讀操作。

（3）重新調(diào)出EERAM

此命令把存儲(chǔ)在EERAM中TH、TL、CONF的值重新調(diào)至RAM存儲(chǔ)器。這種重新調(diào)出的操作在對(duì)DS18B20上電時(shí)也自動(dòng)發(fā)生，因此只要器件一接電，暫存存儲(chǔ)器內(nèi)就有有效的數(shù)據(jù)可供使用。

（4） 讀電源

在此命令送至DS18B20之后最先發(fā)出的讀數(shù)據(jù)時(shí)間片，器件都會(huì)給其電源方式的信號(hào)：0=強(qiáng)上拉電阻供電；1=電源供電。

（5）寫(xiě)RAM存儲(chǔ)器

寫(xiě)數(shù)據(jù)到RAM存儲(chǔ)器，地址為第2、第3、第4字節(jié)（TH、TL、CONF）。

（6）溫度變換

此命令開(kāi)始溫度變換，不需要另外的數(shù)據(jù)。溫度變換將被執(zhí)行，接著DS18B20便保持在空閑狀態(tài)。

五、調(diào)試結(jié)果

從實(shí)物圖可以看出，溫度控制器能正常顯示溫度值，當(dāng)超出18-26℃這個(gè)溫度范圍時(shí)輸出啟動(dòng)制冷或電暖設(shè)備信號(hào)。

六、結(jié)論

基于DS18B2O的數(shù)字溫度計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果，提高了溫度采集系統(tǒng)的可靠性，且硬件電路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、可靠，體積小巧、線路簡(jiǎn)單、成本低、應(yīng)用靈活、測(cè)溫精度和的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換速度足以保證大多數(shù)測(cè)溫系統(tǒng)工作的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣弟，朱月秀，王秀山. 單片機(jī)基礎(chǔ)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.

[2]何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編（1）[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.

[3]丁鎮(zhèn)生.傳感器及傳感器技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社，1998.

[4]彭國(guó)賢.數(shù)碼顯示 [M].北京：電子工業(yè)出版社，1993.

第2篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞:單片機(jī);溫度控制;算法;程序

中圖分類號(hào):TP273.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 系統(tǒng)組成及工作原理

其主要組成包括8051單片機(jī)、溫度檢測(cè)元件和變送器、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)與顯示電路、溫度控制電路和報(bào)警電路等幾個(gè)部分。因?yàn)?051單片機(jī)內(nèi)部有4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器,空間足夠,所以不必再擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。其工作過(guò)程為,熱電偶可將檢測(cè)的溫度轉(zhuǎn)變成mV級(jí)的電壓信號(hào),經(jīng)溫度變送器放大后,送入A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入計(jì)算機(jī),與設(shè)定值進(jìn)行比較,經(jīng)PID調(diào)節(jié)后,輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào),控制可控硅的導(dǎo)通與關(guān)斷,從而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。若檢測(cè)的實(shí)際值與設(shè)定值相比較越限,則產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。溫度控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示:

圖1溫度控制系統(tǒng)原理圖

1.1 溫度檢測(cè)元件和變送器

溫度檢測(cè)元件和變送器的類型選擇與被控溫度及精度等級(jí)有關(guān)。0~1000°C范圍內(nèi)的溫度可以選用鎳鉻/鎳鋁熱電偶,其輸出電壓為0~41.32mV。這個(gè)信號(hào)比較小,故需要變送器將其變換成A/D轉(zhuǎn)換器所需的電壓范圍。

變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成。毫伏變送器用于把熱電偶輸出的0~41.32mV變換成0~10mA范圍內(nèi)的電流;電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的0~10mA電流變換成0~5V范圍內(nèi)的電壓。為了提高測(cè)量精度,變送器可以進(jìn)行零點(diǎn)遷移。例如:若溫度測(cè)量范圍為400~1000,則熱電偶輸出為16.4~41.32mV,毫伏變送器零點(diǎn)遷移后輸出0~10mA范圍電流。這樣,采用8位A/D轉(zhuǎn)換器就可使量化溫度誤差達(dá)到±2.34以內(nèi)。

1.2 A/D轉(zhuǎn)換電路

ADC0809為溫度測(cè)量電路的輸入接口。ADC0809的IN0和變送器輸出端相連,故當(dāng)P0.2~0.0=000時(shí),就選中IN0通道。當(dāng)P2.1=0時(shí),啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器。EOC引腳連接到8051單片機(jī)的P1.3引腳,正在轉(zhuǎn)換時(shí)EOC=0,轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)EOC=1,通過(guò)查詢方式,若D/A轉(zhuǎn)換結(jié)束,將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量讀入單片機(jī)。

1.3 鍵盤(pán)/顯示電路的擴(kuò)展

8051單片機(jī)通過(guò)并行接口8255擴(kuò)展鍵盤(pán)/顯示電路,由上圖可見(jiàn),在P2.7=0時(shí),選中8255芯片,8255的PA口、PB口、PC口和控制口的地址分別為7FFCH、7FFDH、7FFEH和7FFFH。1.4 過(guò)零觸發(fā)電路

過(guò)零同步脈沖是一種50Hz交流電壓過(guò)零時(shí)刻的脈沖,可使可控硅在交流電壓正弦波過(guò)零時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通。過(guò)零同步脈沖由過(guò)零觸發(fā)電路產(chǎn)生,更為詳細(xì)的電路原理圖如圖2所示。圖中,電壓比較器LM311用于把50Hz正弦交流電壓變?yōu)榉讲?。方波的正邊沿和?fù)邊沿分別作為兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)信號(hào),單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個(gè)窄脈沖經(jīng)二極管或門(mén)混合后就可得到對(duì)應(yīng)于交流220V市電的過(guò)零同步脈沖。此脈沖一方面作為可控硅的觸發(fā)同步脈沖加到溫度控制電路,另一方面還作為計(jì)數(shù)脈沖加到8051的T0和T1端。

圖2 電路原理圖

1.5 溫度控制執(zhí)行電路

8051單片機(jī)對(duì)溫度的控制是通過(guò)可控硅調(diào)功電路實(shí)現(xiàn)的。雙向可控硅和加熱絲串接在交流220V、50Hz交流市電回路。在給定周期T內(nèi),8051單片機(jī)只要改變可控硅的接通時(shí)間便可改變加熱絲功率,以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。

可控硅接通時(shí)間可以通過(guò)可控硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由8051單片機(jī)用軟件在P1.4引腳上輸出的信號(hào),其時(shí)間的長(zhǎng)短由PID運(yùn)算后對(duì)控制量取整完成,再經(jīng)過(guò)零同步脈沖同步后再經(jīng)光耦和驅(qū)動(dòng)器輸出送到可控硅的控制極上,從而達(dá)到調(diào)功的目的。調(diào)功控制信號(hào)關(guān)系示意圖如圖3所示:

圖3 調(diào)功控制信號(hào)關(guān)系示意圖

1.6 報(bào)警電路

8051單片機(jī)的P1.0~P1.2引腳用于報(bào)警,可以和報(bào)警電路相連?？刹捎寐?、光、電等報(bào)警方式。

2 溫度控制的算法和程序

2.1 溫度控制的算法

通常采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出實(shí)際溫度與對(duì)所需溫度的偏差值,然后對(duì)偏差值處理而獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)熱源的加熱功率,以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。

在工業(yè)上,偏差控制又稱為PID控制。模擬PID控制的理想微分方程為:

式中:

u(n)――PID調(diào)節(jié)器n次輸出值(操作量);

u(n-1)――n-1次輸出值;

E(n)――n次測(cè)量值與設(shè)定溫度值的偏差;

E(n-1)――n-1次測(cè)量值與設(shè)定溫度值的偏差;

E(n-2)――n-2次測(cè)量值與設(shè)定溫度值的偏差;

KP――比例系數(shù);

KI――積分系數(shù);

KD――微分系數(shù);

T――采樣周期。

2.2 溫度控制程序

本機(jī)軟件采用模塊結(jié)構(gòu),分為如下幾個(gè)部分。

2.2.1 主程序

主程序是本系統(tǒng)的監(jiān)控程序,用戶可以通過(guò)監(jiān)控程序監(jiān)控系統(tǒng)工作。在程序運(yùn)行中,必須首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化,為簡(jiǎn)化起見(jiàn)本程序只給出有關(guān)標(biāo)志、暫存單元和顯示緩沖區(qū)清零、T0初始化、開(kāi)中斷、溫度顯示和鍵盤(pán)掃描等程序。其相應(yīng)的框圖如圖4所示:

圖4 主程序簡(jiǎn)易圖

2.2.2 T0中斷處理程序

T0中斷處理程序是溫度控制系統(tǒng)的主體程序,用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限報(bào)警和越限處理、PID計(jì)算和輸出可控硅的同步觸發(fā)脈沖等。P1.4引腳上輸出的該同步觸發(fā)脈沖寬度由T1計(jì)數(shù)器的溢出中斷控制,8051利用等待T1溢出中斷空隙時(shí)間(形成P1.4輸出脈沖頂寬)完成把本次采樣值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序。8051從T1中斷服務(wù)程序返回后便可恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和返回主程序,以等待下次T0中斷。

在T0中斷處理程序中,還需要用到一系列子程序。例如:采樣溫度值的子程序、數(shù)字濾波子程序、越限處理子程序、PID計(jì)算子程序、標(biāo)度變換子程序、鍵盤(pán)掃描子程序和溫度顯示子程序等。T0中斷服務(wù)程序流程圖如圖5所示:

圖5 T0中斷服務(wù)程序流程圖

為了使程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,每一個(gè)功能模塊設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊形式。本程序的基本思想是對(duì)IN0通道的信號(hào)采樣5次,然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波、越限報(bào)警、PID計(jì)算等一系列處理。程序中每個(gè)模塊用一個(gè)子程序代替。因此,在中斷服務(wù)程序中,只需按順序調(diào)用各功能模塊子程序即可。以數(shù)據(jù)采集模塊為例:

數(shù)據(jù)采集程序的主要任務(wù)是將溫度參數(shù)采樣5次,并將它們存放在內(nèi)部RAM指定單元30H~39H。本系統(tǒng)采用查詢方式進(jìn)行采樣。程序流程圖如圖6所示:

圖6 程序流程圖

3 結(jié)束語(yǔ)

本文以溫度控制為例介紹了一種實(shí)用型單片機(jī)控制系統(tǒng)。實(shí)際上,這種思路和方法適用于各種控制對(duì)象的多種參數(shù),諸如壓力、流量、位移、重量等的控制。我們有理由相信:單片機(jī)將在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳明熒. 8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2004.

[2]萬(wàn)光毅, 嚴(yán)義, 邢春香. 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程[M]. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2006.

[3]李大友等. 微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)[M]. 成都: 電子科技大學(xué)出版社, 1998.

[4]徐惠民等. 單片微型計(jì)算機(jī)原理、接口及應(yīng)用[M]. 北京: 北京郵電大學(xué)出版社, 2000.

第3篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：溫室大棚；無(wú)線傳輸；溫度的監(jiān)測(cè)；實(shí)時(shí)

1 引言

隨著生活水平的提高，人們對(duì)家居需求由面積需求變?yōu)槭孢m需求。地板采暖采用輻射方式供暖，符合人體生理需求曲線，如果控制系統(tǒng)選取得當(dāng)，不僅可以提高房間舒適度，更可以使系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用降低許多。如今一般是在典型位置安裝一個(gè)溫控裝置，溫控裝置連接到壁掛爐，溫控器根據(jù)室溫和溫度設(shè)定直接控制鍋爐運(yùn)行，各房間不同回路由工作人員憑經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)分水器球閥，改變不同回路的流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)各房間的室溫的效果。使用這種控制方法，即使是有經(jīng)驗(yàn)的工作人員，也難以調(diào)節(jié)得十分準(zhǔn)確，何況各家庭成員由于年齡不同，所需舒適溫度不同，需要經(jīng)常對(duì)室溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2 設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想是以SST89E564RC單片機(jī)為控制核心，整個(gè)系統(tǒng)硬件部分包括溫度檢測(cè)部分、控制執(zhí)行部分、顯示及鍵盤(pán)系統(tǒng)及最小系統(tǒng)基本電路。系統(tǒng)利用單片機(jī)獲得溫度傳感器數(shù)據(jù)并與系統(tǒng)設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果分別控制執(zhí)行系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)所需完成的功能，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

利用SST89E564RC紋機(jī)及新型測(cè)溫器件設(shè)計(jì)了多點(diǎn)溫控采暖控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)各點(diǎn)溫度設(shè)定實(shí)時(shí)控制采暖系統(tǒng)，從而提高居室的舒適性以及采暖的經(jīng)濟(jì)。溫度壓力傳感器是由溫度敏感元件和檢測(cè)線路組成的。溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類，前者是讓溫度傳感器直接與待測(cè)物體接觸，來(lái)敏感被測(cè)物體溫度的變化，而后者是使溫度傳感器與待測(cè)物體離開(kāi)一定的距離，檢測(cè)從待測(cè)物體放射出的紅外線，從而達(dá)到測(cè)溫的目的。此設(shè)計(jì)中溫度傳感器采用Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DSl8820。該傳感器支持“一線總線”接口，可方便地進(jìn)行多點(diǎn)溫度測(cè)量，還可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，最高精度為±0.062 5℃，分辨率設(shè)定及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在E2PROM中，掉電后依然保存。該產(chǎn)品支持3～5.5 V的電壓范圍，因其體積小使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便

4 結(jié)論

微型計(jì)算機(jī)在智能化電器發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，而單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便，因而在工業(yè)控制、家電智能化等領(lǐng)域占據(jù)了廣泛的市場(chǎng)。這里針對(duì)目前溫度控制器現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了一種新方案，利用單片機(jī)及新型測(cè)溫器件設(shè)計(jì)了一種多點(diǎn)溫控采暖控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)溫度，并根據(jù)溫度設(shè)定實(shí)時(shí)控制各回路通斷及壁掛爐的燃燒與停止，從而進(jìn)一步提高居室的舒適性以及采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性

參考文獻(xiàn)

[1]閆玉德.單片微型計(jì)算機(jī)原理與設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010

[2]王守中.51單片機(jī)開(kāi)發(fā)入門(mén)與典型實(shí)例[M].北京：人民郵電出版社，2007

[3]李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[4]羅亞萍.基于AT89C52單片機(jī)的室內(nèi)有毒氣體監(jiān)控系統(tǒng)[J].山西電子技術(shù)，2011，05（2）：17-19.

[5]張友德.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2005

[6]江世明，黃同成.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010

[7]江世明.單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010

[8]周潤(rùn)景.基于proteus的電路及單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010

[9]郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009

作者簡(jiǎn)介

肖勤，邵陽(yáng)學(xué)院魏源國(guó)際學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生。

第4篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：51單片機(jī)；DS18B20；多點(diǎn)溫度檢測(cè)；溫度控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004 373X(2009)02 186 03

Multi－point Temperature Control System Based on 51 Single Chip Computer

XI Jianrong

(Weinan Teachers University,Weinan,714000,China)

Abstract：A multi－point temperature control system based on MCS－51 single chip computer is designed to solve the inaccurate problem of current temperature control system.Using DS18B20,"1－Wire" digital thermometer,and the component controlled by electric pulse.According to the temperatures got from multi－pointtemperature sensor,it can control heating water circuit and the burning or shutting of the stove.It makesthe room more comfortable and enhances the efficiency of the heating system.

Keywords：single chip computer；DS18B20；multi－point temperature measurement；temperature control system

隨著生活水平的提高，人們對(duì)家居需求由面積需求變?yōu)槭孢m需求。地板采暖采用輻射方式供暖，符合人體生理需求曲線，如果控制系統(tǒng)選取得當(dāng)，不僅可以提高房間舒適度，更可以使系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用降低許多。如今一般是在典型位置安裝一個(gè)溫控裝置，溫控裝置連接到壁掛爐，溫控器根據(jù)室溫和溫度設(shè)定直接控制鍋爐運(yùn)行，各房間不同回路由工作人員憑經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)分水器球閥，改變不同回路的流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)各房間的室溫的效果。使用這種控制方法，即使是有經(jīng)驗(yàn)的工作人員，也難以調(diào)節(jié)得十分準(zhǔn)確，何況各家庭成員由于年齡不同，所需舒適溫度不同，需要經(jīng)常對(duì)室溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。

針對(duì)以上問(wèn)題，利用SST89E564RC單片機(jī)及新型測(cè)溫器件設(shè)計(jì)了多點(diǎn)溫控采暖控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)各點(diǎn)溫度設(shè)定實(shí)時(shí)控制采暖系統(tǒng)，從而提高居室的舒適性以及采暖的經(jīng)濟(jì)性。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想是以SST89E564RC單片機(jī)為控制核心，整個(gè)系統(tǒng)硬件部分包括溫度檢測(cè)部分、控制執(zhí)行部分、顯示及鍵盤(pán)系統(tǒng)及最小系統(tǒng)基本電路。系統(tǒng)利用單片機(jī)獲得溫度傳感器數(shù)據(jù)并與系統(tǒng)設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果分別控制執(zhí)行系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)所需完成的功能，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1 控制核心

系統(tǒng)采用SST89E564RC單片機(jī)作為控制核心，進(jìn)行溫度采集、信息顯示及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。SST89E564RC是美國(guó)SST公司推出的高可靠、小扇區(qū)結(jié)構(gòu)的FLASH單片機(jī)，內(nèi)部嵌入72 KB的SuperFlash，1 KB的RAM，通過(guò)對(duì)其RAM做進(jìn)一步擴(kuò)展，可滿足嵌入系統(tǒng)操作系統(tǒng)的運(yùn)行條件。

2.2 溫度傳感器

溫度傳感器采用Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20。該傳感器支持 “一線總線”接口，可方便地進(jìn)行多點(diǎn)溫度測(cè)量，還可以程序設(shè)定9~12位的分辨率，最高精度為±0.062 5 ℃，分辨率設(shè)定及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在E2PROM中，掉電后依然保存。該產(chǎn)品支持3~5.5 V的電壓范圍，因其體積小使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。

DS18B20的管腳排列如圖3所示，其中DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端。

DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由4部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。

光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)1根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。

DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括9 B高速暫存RAM和1 B非易失性的可電擦除的E2PROM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH，TL和結(jié)構(gòu)寄存器，該字節(jié)第7位（TM）為0，低5位一直都是1，第6，5位（R1，R0）用來(lái)設(shè)置分辨率，如表1所示。

根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送1條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500 μs，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待16～60 μs左右，后發(fā)出60～240 μs的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。由于DS18B20采用的是單線進(jìn)行控制與讀取數(shù)據(jù)，因此對(duì)操作的時(shí)序要求非常嚴(yán)格，否則由于時(shí)序不匹配，將無(wú)法完成對(duì)器件的正確操作。

2.3 控制執(zhí)行部分

（1） 壁掛爐燃燒系統(tǒng)控制。

控制電路采用了脈沖繼電器器件作為整個(gè)系統(tǒng)的總控部分，當(dāng)所有居室溫度均達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停止壁掛爐的工作。該繼電器的特點(diǎn)是：當(dāng)線圈收到一個(gè)脈沖信號(hào)后，線圈通電，電磁鐵吸合，帶動(dòng)觸頭閉合接通需要控制的電路，當(dāng)下一個(gè)信號(hào)到來(lái)后，電磁鐵吸合，觸頭斷開(kāi)，切斷被控制的電源，因此其具有自鎖和信號(hào)遙控功能。由于磁鐵的作用，控制脈沖消失后滑片位置不發(fā)生變化，保持穩(wěn)定狀態(tài)，所以該器件具有功耗小、具有記憶功能。

（2） 居室溫度控制。

各居室溫度控制在燃燒控制系統(tǒng)工作前提下，根據(jù)各居室溫度測(cè)量返回值，采用上海歐凱電磁閥制造有限公司生產(chǎn)的OK6515自保持脈沖電磁閥控制各回路的通斷。脈沖電磁閥采用脈沖和永磁技術(shù)，只需通過(guò)控制器切換脈沖的電極觸點(diǎn)來(lái)改變電磁閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)控制器發(fā)出電脈沖時(shí)，驅(qū)動(dòng)閥芯克服永磁力產(chǎn)生上下移，使閥瓣到位后在永磁作用下處于自保持狀態(tài)。

第5篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞： AT89S51; 串口通信; 分布式溫度控制; 電路設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TN919?34; V211.74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）02?0073?04

Design and implementation of temperature control system based on MCU

CHEN Yong?lu ， ZHANG Li

（Chinese Fight Test Establishment，Xi’an 710089， China）

Abstract： According to the temperature regulation and control requirements in current chemical， medical， aviation， aerospace and other high?tech fields， a set of distributed temperature control and acquisition system was designed. The specific hardware circuit design and software implementation methods are given. A digital temperature sensor is used to collect temperature. Compared with the traditional temperature measurement device， it has more simple structure， higher temperature measurement precision， wider application rang， etc. In combination with AT89S51 and PC communication mechanism， the serial communication based on multi?thread technology is adopted to extend the functions of serial communication with PC and remote monitoring， and achieve the real?time temperature automatic monitoring， automatic adjustment and intelligent alarm in object region. Experimental results show that the system has the characteristics of low cost， convenient application and extension， which can be widely used in people's daily life， industry， agriculture and scientific research， and can provide a reference for the extensive application.

Key words： AT89S51; series?port communication; distributed temperature control; circuit design

0 引 言

在工業(yè)控制過(guò)程中，例如航空、航天、石油等領(lǐng)域?qū)囟扔兄^高的要求。在實(shí)際測(cè)量和控制中，如何保證快速實(shí)時(shí)地對(duì)溫度進(jìn)行采樣，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸，并能對(duì)所測(cè)溫度場(chǎng)依據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行較精確的控制，是當(dāng)前溫控系統(tǒng)需要迫切關(guān)注并給予解決的重要問(wèn)題之一。本文研究的傳感器結(jié)合單片機(jī)嵌入式控制、采集一體化技術(shù)，具有能耗低、便攜、高精度的特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的校準(zhǔn)復(fù)雜、精度低等缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道、高精度以及大容量的要求。

1 系統(tǒng)工作原理及架構(gòu)

溫度控制與采集系統(tǒng)主要是針對(duì)制定區(qū)域或空間進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)地采集記錄溫度信息，并實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)化智能控制、調(diào)節(jié)，以確保溫度一直保持在預(yù)計(jì)的范圍內(nèi)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊包括溫控范圍的設(shè)定模塊、溫度檢測(cè)模塊、加溫控制模塊、溫度信息采集模塊、記錄模塊、溫度信息顯示模塊及超溫報(bào)警模塊。系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)圖見(jiàn)圖1所示。

由圖1可知，被控對(duì)象區(qū)域的溫度可通過(guò)一線制數(shù)字溫度傳感器感應(yīng)獲得，再由AT89S51單片機(jī)將數(shù)字溫度傳感器輸出的電壓信號(hào)通過(guò)串口傳送至便攜式計(jì)算機(jī)，便攜式計(jì)算機(jī)上位機(jī)軟件將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度信號(hào)，打上時(shí)間標(biāo)記，實(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ)。同時(shí)，上位機(jī)軟件依據(jù)設(shè)定的溫度范圍及控制算法，自動(dòng)判斷當(dāng)前被控對(duì)象區(qū)域溫度是否在預(yù)計(jì)的溫控范圍內(nèi)，通過(guò)串口向AT89S51單片機(jī)發(fā)送控制指令，單片機(jī)依據(jù)控制指令自動(dòng)調(diào)節(jié)繼電器控制指令，以決定是否通過(guò)加熱爐對(duì)被控對(duì)象區(qū)域加溫，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象區(qū)域溫度的全自動(dòng)閉環(huán)控制。若被控對(duì)象區(qū)域溫度在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有達(dá)到預(yù)計(jì)溫度，則上位機(jī)軟件會(huì)自動(dòng)向AT89S51單片機(jī)發(fā)送告警指令，由單片機(jī)控制蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能[1]。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼29t1.tif>

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)圖

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 串口通信電路設(shè)計(jì)

AT89S51單片機(jī)具有串口RXD和TXD，而PC機(jī)上也具有RXD和TXD兩個(gè)端口。通過(guò)串口通信可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的控制和采集功能。由于單片機(jī)的TTL邏輯中的2～5 V和0～0.8 V與PC機(jī)的RS 232標(biāo)準(zhǔn)定義的高低電平-3～-25 V和3～25 V不匹配，需通過(guò)MAX232接口芯片實(shí)現(xiàn)二者之間的通信鏈路連接[2]。單片機(jī)與PC機(jī)串口通信電路設(shè)計(jì)原理圖見(jiàn)圖2所示。AT89S51單片機(jī)的TXD與

MAX232的第2組電平轉(zhuǎn)換器的輸入端T2IN（10管腳）相連，

經(jīng)過(guò)MAX232轉(zhuǎn)換后，輸出端T2OUT（7管腳）輸出的信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)串口的RXD。同樣地，計(jì)算機(jī)串口的TXD與MAX232的R2IN（8管腳）相連，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換后，由R2OUT（9管腳）輸出到單片機(jī)的RXD上。

2.2 溫度信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)

溫度信號(hào)調(diào)理電路主要是根據(jù)K型熱電偶的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。由于K型熱電偶使用溫度范圍為使用溫度范圍為-200～1 200 ℃，其輸出電壓信號(hào)為mV級(jí)，因此，信號(hào)調(diào)理電路包括信號(hào)放大電路、濾波電路以及冷端補(bǔ)償電路。針對(duì)熱電偶測(cè)試的冷端補(bǔ)償，本文采用軟件補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

溫度信號(hào)調(diào)理電路原理圖如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)的主要功能（數(shù)據(jù)采集、通信、控制）分別在不同的程序模塊中實(shí)現(xiàn)，依據(jù)實(shí)現(xiàn)功能，單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)可分為采集控制模塊和串口通信模塊。

根據(jù)測(cè)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，針對(duì)進(jìn)行調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換后送來(lái)的溫度信號(hào)，在單片機(jī)主程序中采取查詢法進(jìn)行循環(huán)采集。在程序編寫(xiě)過(guò)程中，針對(duì)溫度信號(hào)，結(jié)合K型熱電偶的溫度范圍，采用上、下限判斷的方法進(jìn)行二次軟件濾波，消除干擾，確保數(shù)據(jù)采集的可靠性及真實(shí)性。同時(shí)，判斷串口通信模塊送來(lái)的加溫控制信號(hào)，實(shí)時(shí)通過(guò)繼電器控制加熱爐工作，以確保被控區(qū)域溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)。

圖2 串口通信電路設(shè)計(jì)原理圖

串口通信模塊主要是與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)及控制命令的通信傳輸。上位機(jī)每隔50 ms發(fā)一個(gè)命令字，要求單片機(jī)上傳數(shù)據(jù)。當(dāng)要修改溫度控制范圍等參數(shù)時(shí)，上位機(jī)先發(fā)一個(gè)命令字，再發(fā)數(shù)據(jù)，串口通信模塊根據(jù)命令字和數(shù)據(jù)首先判斷修改的溫度范圍數(shù)據(jù)是否合理，如果數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，則向上位機(jī)反饋錯(cuò)誤信息，如果合理，則完成相應(yīng)的控制采集操作。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼29t3.tif>

圖3 溫度信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)原理圖

單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程圖見(jiàn)圖4所示。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼29t4.tif>

圖4 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程圖

3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能，上位機(jī)軟件主要包括串口通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示模塊及信號(hào)控制模塊。系統(tǒng)采用VC++ 6.0平臺(tái)編寫(xiě)，采用了多線程技術(shù)，在軟件界面運(yùn)行的同時(shí)開(kāi)啟串口通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作線程，代碼如下：

void Start（）

{

CWinThread* pThread;

//開(kāi)啟串口通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程

pThread = AfxBeginThread（Thread， this）;

}

//串口通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程

UINT Thread（）

{

//采用分時(shí)工作方式

ThreadFun1（）; //串口通信函數(shù)

ThreadFun2（）; //數(shù)據(jù)存儲(chǔ)函數(shù)

return 0;

}

3.2.1 串口通信模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)通信程序使用PC機(jī)Com1口與單片機(jī)通信，在Visual C++6.0中利用Windows API接口函數(shù)編程實(shí)現(xiàn)[3]。根據(jù)通信協(xié)議，上位機(jī)軟件使用WriteFile（）函數(shù)將控制命令傳送給單片機(jī)，單片機(jī)在后續(xù)進(jìn)行循環(huán)采集、發(fā)送，將數(shù)據(jù)送至PC機(jī)串口緩沖區(qū)，上位機(jī)軟件以緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)到來(lái)為判斷條件，采用中斷方式，使用ReadFile（）函數(shù)，實(shí)時(shí)將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)取出，進(jìn)而進(jìn)行實(shí)時(shí)保存及顯示。同時(shí)，串口通信模塊循環(huán)監(jiān)測(cè)信號(hào)控制模塊送來(lái)的控制命令，以確保實(shí)時(shí)將控制命令傳送至單片機(jī)。

3.2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊主要是使用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)，將從串口緩沖區(qū)中獲取的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)中。主要使用VC++中的ADO Data控件和DataGrid控件實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接及數(shù)據(jù)的調(diào)閱顯示，同時(shí)需要配置ODBC數(shù)據(jù)源，以確保數(shù)據(jù)庫(kù)連接成功[4]。ADO Data控件主要用來(lái)連接和配置數(shù)據(jù)源，DataGrid控件用于調(diào)閱、查看數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)信息。

3.2.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示模塊主要是用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度信息，以便工程人員實(shí)時(shí)掌握被控區(qū)域的溫度變化趨勢(shì)，根據(jù)實(shí)際情況需要實(shí)時(shí)進(jìn)行溫度調(diào)整或分析。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示程序設(shè)計(jì)界面見(jiàn)圖5所示。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼29t5.tif>

圖5 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示程序界面

3.2.4 信號(hào)控制模塊設(shè)計(jì)

信號(hào)控制模塊設(shè)計(jì)主要是在顯示界面上設(shè)置溫度控制的上、下限和極限報(bào)警時(shí)間。當(dāng)被控區(qū)域的溫度超出下限時(shí)，由信號(hào)控制模塊自動(dòng)通過(guò)串口通信模塊向單片機(jī)發(fā)送加溫控制信號(hào)，以控制加溫爐向被控區(qū)域加溫，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由串口通信模塊接收到的溫度信息，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，再次通過(guò)串口通信模塊向單片機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，停止向被控區(qū)域加溫。當(dāng)被控區(qū)域的溫度長(zhǎng)時(shí)間超出預(yù)定的溫度上、下限時(shí)，信號(hào)控制模塊向單片機(jī)發(fā)送報(bào)警控制信號(hào)，以供工程技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查和確認(rèn)。信號(hào)控制模塊的設(shè)計(jì)流程圖見(jiàn)圖6所示。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼29t6.tif>

圖6 信號(hào)控制模塊設(shè)計(jì)流程圖

4 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的溫度控制與采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)被控區(qū)域溫度的有效實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠根據(jù)預(yù)定的溫度上、下限范圍實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)化調(diào)節(jié)、控制，并能夠?qū)囟刃畔⑦M(jìn)行存儲(chǔ)和二次處理分析。該系統(tǒng)具有研制成本低、精度高、可靠性強(qiáng)、操作靈活、可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡乾斌，李光斌，李玲，等.單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用[M].

2版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.

[2] 蔣輝平，周?chē)?guó)雄.單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[3] 李景峰，潘恒.Visual C++串口通信技術(shù)詳解[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[4] 明日科技. SQL Server從入門(mén)到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

第6篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)； SHT11； DS1302； 溫、濕度控制

中圖分類號(hào)：TN710-34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X(2011)09-0118-03

Temperature and Humidity Control System of Warehouse Based on MCU

MAN Hong, ZOU Cun-ming, JI Yong-gang

(Information Engineering College, Dalian Jiaotong University, Dalian 116052, China)

Abstract： According to the low automatic degree of the warehouse of agricultural seed and the difficulty in large area management, an intelligent temperature and humidity control system with MCU of ATMEL Company is designed. The system realized the temperature and humidity value set of PC through serial communication, enhanced the intellectualization of the warehouse, built the hardware circuits based on MCU, and tested the software and hardware of the system. The structure, working principle and fuzzy control algorithm are introduced. The actual effect about the system is good.

Keywords： MCU; SHT11; DS1302; temperature and humidity control

0 引 言

溫、濕度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品種子來(lái)說(shuō)，對(duì)環(huán)境溫度與濕度有著比較嚴(yán)格的要求。人們通常使用溫度計(jì)、濕度計(jì)來(lái)測(cè)量倉(cāng)庫(kù)的溫度和濕度，通過(guò)人工加熱、加濕、通風(fēng)和降溫等方法來(lái)控制倉(cāng)庫(kù)的溫、濕度，這種方法不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。同時(shí)溫度與相對(duì)濕度的大幅度變化可能導(dǎo)致種子大范圍腐爛或者影響種子的發(fā)芽率，從而帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)及財(cái)產(chǎn)損失。因此，保持適宜的倉(cāng)庫(kù)溫度、濕度對(duì)保證農(nóng)產(chǎn)品種子存儲(chǔ)質(zhì)量十分重要。

目前市場(chǎng)上的各種溫度控制設(shè)備大多只能根據(jù)簡(jiǎn)單的溫度變化規(guī)律制定控制算法，系統(tǒng)擴(kuò)展性較差。本系統(tǒng)采集了種子倉(cāng)庫(kù)所在地一年的溫度變化規(guī)律，并使用能適應(yīng)季節(jié)變化、節(jié)省能源的模糊控制算法，結(jié)合AT89S51單片機(jī)技術(shù)研制了一種穩(wěn)定性高、成本低的溫、濕度智能控制系統(tǒng)，采用上、下位機(jī)控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全方位智能化的倉(cāng)庫(kù)管理控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

該系統(tǒng)采用PC機(jī)作為上位機(jī)監(jiān)控單元，AT89S51單片機(jī)作為下位機(jī)控制器，其設(shè)備包括溫度、濕度檢測(cè)模塊，溫、濕度輸出控制模塊，鍵盤(pán)輸入模塊、LCD顯示模塊及上下位機(jī)通信模塊、報(bào)警模塊等。其中設(shè)備采用RS 485串行通信接口方式和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，用以實(shí)現(xiàn)向用戶發(fā)送信息，用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作處理等功能［1-2］。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定模塊或者上位機(jī)下裝模塊進(jìn)行系統(tǒng)給定值的設(shè)置來(lái)調(diào)整倉(cāng)庫(kù)溫、濕度控制范圍。溫度、濕度檢測(cè)模塊將倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的溫、濕度信息傳到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制模塊進(jìn)行相應(yīng)操作，同時(shí)將當(dāng)前信息存儲(chǔ)到單片機(jī)相應(yīng)內(nèi)存單元中并上傳數(shù)據(jù)到上位機(jī)顯示及保存。當(dāng)溫度或者濕度超過(guò)設(shè)定的范圍上下限時(shí)，控制器將會(huì)啟動(dòng)或者停止相應(yīng)設(shè)備來(lái)調(diào)整環(huán)境濕度和溫度，同時(shí)將各種調(diào)整信息在LCD上顯示并發(fā)出報(bào)警信號(hào)?？刂菩畔⑼瑫r(shí)在上位機(jī)顯示并報(bào)警，建立控制日志保存。另外還可以設(shè)計(jì)一些通用接口，為以后設(shè)備功能擴(kuò)展提供方便。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 控制器的設(shè)計(jì)

此系統(tǒng)下位機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，由AT89S51主控芯片，溫、濕度檢測(cè)模塊，輸出控制模塊，鍵盤(pán)輸入模塊，LCD顯示模塊，上下位機(jī)通信模塊等幾部分組成。溫、濕度檢測(cè)模塊使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20測(cè)量倉(cāng)庫(kù)的溫度，使用溫、濕度傳感器SHT11測(cè)量濕度。輸出控制模塊的控制信號(hào)由單片機(jī)控制器提供，通過(guò)光電隔離器傳送信號(hào)到繼電器控制各執(zhí)行電機(jī)動(dòng)作來(lái)調(diào)節(jié)倉(cāng)庫(kù)的溫、濕度。單片機(jī)的P2.0～P2.4接口分別作為驅(qū)動(dòng)空調(diào)加熱制冷、循環(huán)風(fēng)機(jī)、排濕窗風(fēng)門(mén)的I/O接口。在I/O接口輸出電平為0時(shí)，K1開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，相應(yīng)執(zhí)行電機(jī)不工作；在I/O接口輸出電平為1時(shí)，光電隔離器輸出信號(hào)使K1開(kāi)關(guān)閉合，相應(yīng)執(zhí)行電機(jī)工作。鍵盤(pán)和通信模塊采用查詢方式實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)置，從而達(dá)到對(duì)系統(tǒng)溫、濕度值和其限定范圍的及時(shí)調(diào)節(jié)。如果出現(xiàn)異常情況，設(shè)備將立即通過(guò)RS 485將事件傳送給遠(yuǎn)程主機(jī)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)［3-5］。

2.2 溫度檢測(cè)模塊

此系統(tǒng)的溫度檢測(cè)模塊根據(jù)倉(cāng)庫(kù)面積的大小可增加多處檢測(cè)點(diǎn)，而數(shù)字溫度傳感器DS18B20［3］就具有支持多點(diǎn)組網(wǎng)的功能，可將多個(gè)DS18B20并連在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度檢測(cè)，其測(cè)溫范圍為-55～+125 ℃，固有測(cè)溫分辨率為0.5 ℃,工作電源為DC 3～5 V，測(cè)量結(jié)果以9～12位數(shù)字量的方式串行傳送。其檢測(cè)電路如圖2所示。

圖2 溫度檢測(cè)模塊電路

2.3 濕度檢測(cè)模塊

濕度測(cè)量模塊為了節(jié)省控制器I/O接口并方便以后的芯片功能擴(kuò)展，采用SHT11溫、濕度傳感器［6］。此傳感器是高度集成，將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D 轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡(jiǎn)單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高，測(cè)量精確度高，由于同時(shí)集成溫、濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能。SHT11可通過(guò)DATA數(shù)據(jù)總線直接輸出數(shù)字量濕度值。該濕度值稱為“相對(duì)濕度”,需要進(jìn)行線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后才能得到較為準(zhǔn)確的濕度值。由于相對(duì)濕度數(shù)字輸出特性呈一定的非線性，因此為了補(bǔ)償濕度傳感器的非線性，可按下式修正濕度值：

RHlinear=C1+C2×SORH+C3×SO2RH

式中：RHlinear為經(jīng)過(guò)線性補(bǔ)償后的濕度值;SORH為相對(duì)濕度測(cè)量值;C1,C2,C3為線性補(bǔ)償系數(shù)，取值如表1所列。

表1 濕度線性補(bǔ)償系數(shù)

SORHC1C2C3

12位-40.040 5-2.8×106

8位-40.648-7.2×104

而實(shí)際溫度和測(cè)試參考溫度25 ℃有所不同，所以對(duì)線性補(bǔ)償后的濕度值進(jìn)行溫度補(bǔ)償很有必要。補(bǔ)償公式如下：

RHtrue=(T-25)×(t1+t2×SORH)+RHlinear

式中：RHtrue為經(jīng)過(guò)線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后的濕度值;T為測(cè)試濕度值時(shí)的溫度(單位：℃);t1和t2為溫度補(bǔ)償系數(shù)，取值如表2所示。

表2 濕度值溫度補(bǔ)償系數(shù)

SORHt1t2

12位0.010.000 08

8位0.010.001 28

具體濕度檢測(cè)模塊電路如圖3所示。

圖3 濕度檢測(cè)模塊電路

2.4 輸出驅(qū)動(dòng)控制模塊及報(bào)警模塊

輸出驅(qū)動(dòng)控制模塊通過(guò)控制芯片產(chǎn)生電信號(hào)，控制相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)或者停止，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)溫度和濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)檢測(cè)到的溫度和濕度值大于或小于設(shè)定值時(shí)，報(bào)警模塊同時(shí)會(huì)發(fā)生報(bào)警信號(hào)通知用戶注意當(dāng)前狀況，必要時(shí)需采取相應(yīng)人工措施［7-9］。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

由于溫、濕度變化規(guī)律性不強(qiáng)，被檢測(cè)對(duì)象的溫、濕度具有非線性、熱慣性、時(shí)變性等特點(diǎn)，較難建立精確的數(shù)學(xué)模型。而模糊控制算法不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，可依據(jù)人工實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，將其抽象為一系列的控制算法后通過(guò)計(jì)算機(jī)完成控制過(guò)程，具有控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、超調(diào)小、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)［10］。

控制器可以自動(dòng)檢測(cè)晝夜、季節(jié)、室內(nèi)環(huán)境溫、濕度值的變化，利用模糊算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制過(guò)程。倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)土豆種子的溫度控制在-1～+3 ℃之間，相對(duì)濕度保持在45%~70％較為適宜。

溫、濕度控制程序中，溫、濕度各有2個(gè)輸入數(shù)據(jù)和1個(gè)輸出數(shù)據(jù)。e為溫、濕度偏差;Δe為溫、濕度變化率;u為輸出控制變量，其值分別為：

e={PL,PM,PS,0,NS,NM,NL}

Δe={PL,PM,PS,0,NS,NM,NL}

u={PL,PM,PS,0,NS,NM,NL}

其中：PL表示負(fù)大；PM表示負(fù)中；PS表示負(fù)?。籒S表示正??；NM表示正中；NL表示正大。然后根據(jù)專家知識(shí)和操作人員的經(jīng)驗(yàn)，建立模糊控制表。其模糊關(guān)系可以用多個(gè)條件語(yǔ)句表示，例如：IF e=NL and Δe=NL then u=SM；根據(jù)模糊推理進(jìn)行運(yùn)算，即可推出控制結(jié)果。

在主程序中，主要負(fù)責(zé)倉(cāng)庫(kù)中溫、濕度的實(shí)時(shí)顯示，讀取并處理傳感器測(cè)量的溫、濕度值，當(dāng)實(shí)際值與事先設(shè)定的溫、濕度上下限值不同時(shí)，發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)輸出控制單元啟動(dòng)或停止執(zhí)行控制電機(jī)，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知用戶當(dāng)前發(fā)生的狀況并作相應(yīng)控制日志記錄。主程序流程圖和溫、濕度采集處理流程圖分別如圖4,圖5所示。

圖4 主程序流程圖

圖5 溫、濕度采集處理框圖

4 結(jié) 語(yǔ)

采用模糊控制算法非常適合大型倉(cāng)庫(kù)中多點(diǎn)溫度和濕度的檢測(cè)與控制，具有可靠性高、成本低廉、能耗低、反應(yīng)靈敏、以及可擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。該設(shè)備具備一定的通用性，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的改進(jìn)，就能服務(wù)于國(guó)防工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)上的各個(gè)方面。

參考文獻(xiàn)

［1］何立民.單片機(jī)高級(jí)教程［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.

［2］趙曉安.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］.天津：天津大學(xué)出版社，2001.

［3］Dallas Semiconductor Corporation. DS18B20 datasheet [M]. Dallas: Dallas Semiconductor Corporation, 2005.

［4］ 楊明欣.溫度測(cè)量處理變送器設(shè)計(jì)［J］.電子設(shè)計(jì)應(yīng)用，2003(3)：31-33.

［5］童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［6］史軍勇，冀捐灶，楊寶強(qiáng).基于AT89C2051的溫濕度控制儀［J］.電子技術(shù)，2004(1)：21-23.

［7］LEEN G, HEFFERNAN D.TTCAN: New time-triggered controllers are a network [J]. Microp Processors and Microsystems,

2002, 26(2):77-94.

［8］謝自美.電子線路設(shè)計(jì)•實(shí)驗(yàn)•測(cè)試［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2003.

［9］趙超越.汽車(chē)自動(dòng)空調(diào)控制器的研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2004.

［10］曾光奇，胡均安,王東，等.模糊控制理論與工程應(yīng)用［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.

第7篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)范文

溫濕度傳感器SHT91ATmega16單片機(jī)OCMJ液晶顯示器

1 緒論

1.1背景及意義

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，工業(yè)化程度的提高，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代化的廠房里已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，自動(dòng)化。而很多的精密機(jī)械正常工作都需要一定的環(huán)境，當(dāng)環(huán)境中的某些指標(biāo)超出了其工作范圍時(shí)機(jī)器就無(wú)法正常工作，甚至?xí)霈F(xiàn)一些危險(xiǎn)事故，造成巨大損失。溫度，濕度就是其中的很重要的兩個(gè)因素。因此做一個(gè)基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)有其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案框圖如圖2-1所示，主要由溫濕度監(jiān)測(cè)儀和上位PC機(jī)兩部分組成。兩部分之間通過(guò)RS-485串行通信總線連接，完成倉(cāng)庫(kù)環(huán)境濕度的在線測(cè)量、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸和集中顯示管理等。

3硬件電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號(hào)，和A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，本設(shè)計(jì)以ATmega16基本系統(tǒng)為核心的一套檢測(cè)控制系統(tǒng)，其中包括單片機(jī)、復(fù)位電路、溫度檢測(cè)、濕度檢測(cè)及顯示、報(bào)警電路控制系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。

3.1信號(hào)采集模塊

在整個(gè)溫度濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，信號(hào)采集?？炱鹬浅Ｖ匾淖饔?。整個(gè)系統(tǒng)的好壞主要取決于傳感器性能的優(yōu)劣，傳感器的精度在一定程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的精度。綜合來(lái)考慮，最后選用推DHT91這款溫濕度傳感器。該傳感器在極為精確的恒溫室中進(jìn)行標(biāo)定，以鏡面冷凝式露點(diǎn)儀為參照。測(cè)量精度為±3%RH，并且品質(zhì)卓越、響應(yīng)超快、抗干擾能力強(qiáng)、極高的性價(jià)比。

3.2電源模塊

電源模塊可以直接提供正5V的直流電壓，但是由于在一些工業(yè)環(huán)境中并不提供直流電源，而都是交流電源，為確保其實(shí)用性，在電源這一部分，提供了整流穩(wěn)壓電路，可以把交流電壓變成5V的電壓，為整個(gè)電路板提供電源。

3.4顯示模塊

顯示模塊采用OCMJ4*8C液晶顯示器，它是漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16*16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8*16點(diǎn)陣）及64*256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。具有多種軟件功能，如：光標(biāo)顯示、畫(huà)面移位、自定義字符、睡眠模式等。

3.5報(bào)警模塊

報(bào)警器在整個(gè)系統(tǒng)中也起著非常重要的作用，它是高電平報(bào)警，一旦監(jiān)測(cè)到的溫度、濕度值的任意一個(gè)超過(guò)其設(shè)定范圍，馬上通過(guò)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，提示使用者出現(xiàn)報(bào)警狀態(tài)，以保證倉(cāng)庫(kù)處在最佳環(huán)境中。

4軟件部分的設(shè)計(jì)

4.1軟件組成

軟件部分的設(shè)計(jì)采用模塊化程序設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的思想，即將程序整體分解為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊。主要包括主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、控制模塊等，各模塊的軟件共同作用，完成倉(cāng)庫(kù)環(huán)境溫濕度的監(jiān)測(cè)任務(wù)。

4.2主程序模塊

主程序模塊的主要任務(wù)是將各個(gè)模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)處理和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。其首先完成初始化工作，初始化后進(jìn)入循環(huán)處理，在循環(huán)的過(guò)程中，主處理獲得采集模塊的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后的結(jié)果通過(guò)顯示模塊顯示。

4.3數(shù)據(jù)采集模塊

由于DHT91溫濕度傳感器的輸出為數(shù)字信號(hào)，無(wú)須進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。此采集模塊主要是單片機(jī)通過(guò)I/O端口采集信號(hào)，通過(guò)延時(shí)程序來(lái)控制采集的時(shí)間間隔，并通過(guò)使確認(rèn)位ACK為高電平來(lái)結(jié)束濕度的測(cè)量。

4.4顯示模塊

顯示模塊主要完成數(shù)據(jù)的顯示功能。首先當(dāng)模塊接受指令前，單片機(jī)必須確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，然后根據(jù)接受到指令顯示相關(guān)的內(nèi)容在屏幕上。

4.5報(bào)警模塊

單片機(jī)通過(guò)對(duì)所測(cè)的濕度值與上下限進(jìn)行比較，判斷是否超出范圍，如果一旦發(fā)現(xiàn)超出，通過(guò)PC0口輸出低電平進(jìn)行報(bào)警。

5結(jié)論

本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的倉(cāng)庫(kù)溫度濕度控制系統(tǒng)，通過(guò)DHT91傳感器器對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)環(huán)境的微弱信號(hào)濕度的采集，直接輸出數(shù)字?jǐn)?shù)字信號(hào)到低功耗單片機(jī)AVR集中處理，然后通過(guò)液晶顯示器顯示。這樣不僅可以通過(guò)對(duì)周?chē)h(huán)境的濕度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)以保證倉(cāng)庫(kù)的最佳儲(chǔ)存環(huán)境，而且也降低了能耗，測(cè)量的精度也較高。因此，在倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存的應(yīng)用領(lǐng)域有著良好的前景。

但電路的設(shè)計(jì)中還有許多需要改進(jìn)的地方，這將在以后的設(shè)計(jì)里還有待于進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]滿紅，鄒存名，冀勇鋼.現(xiàn)代電子技術(shù).2011（9）.

[2]樂(lè)嘉華.溫度檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和未來(lái)[J].煤油化工自動(dòng)化，1998（3）.

[3]樊尚春.傳感器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[4]張毅坤.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社.

第8篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、溫度傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器

一、單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的組成及工作原理

在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對(duì)溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內(nèi)變化，穩(wěn)定性好，不振蕩，對(duì)系統(tǒng)的快速性要求不高。以下簡(jiǎn)單分析了單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程及實(shí)現(xiàn)方法。現(xiàn)場(chǎng)溫度經(jīng)溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號(hào)，經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號(hào)后送放大器，信號(hào)放大后送模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)輸入的溫度控制范圍通過(guò)繼電器控制加熱設(shè)備完成溫度的控制。本系統(tǒng)的測(cè)溫范圍為0℃～99℃，啟動(dòng)單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)后首先按下第一個(gè)按鍵開(kāi)始最低溫度的設(shè)置，這時(shí)數(shù)碼管顯示溫度數(shù)值，每隔一秒溫度數(shù)值增加一度，當(dāng)滿足用戶溫度設(shè)置最低值時(shí)再按一下第一個(gè)按鍵完成最低溫度的設(shè)置，依次類推通過(guò)第二個(gè)按鍵完成最高溫度的設(shè)置。然后溫度檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。

二、溫度檢測(cè)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)測(cè)溫采用AD590溫度傳感器，AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：

1、流過(guò)器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)；即：，式中：Ir—流過(guò)器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學(xué)溫度，單位為K。

2、AD590的測(cè)溫范圍為-55℃～+150℃；

3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V；

4、輸出電阻為710MW；

5、精度高。

AD590溫度傳感器輸出信號(hào)經(jīng)放大電路放大10倍，再送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804，轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)。根據(jù)AD590溫度傳感器特性以及放大10倍后的電壓值與現(xiàn)場(chǎng)溫度的比較發(fā)現(xiàn)，實(shí)際溫度轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)的值與按鍵輸入數(shù)值之間有一定的差值，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入單片機(jī)的數(shù)值是按鍵輸入值得2.5倍。由于單片機(jī)不能進(jìn)行小數(shù)乘法運(yùn)算，所以先對(duì)按鍵輸入進(jìn)行乘5，然后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果及程序狀態(tài)字的狀態(tài)再進(jìn)行循環(huán)右移一位，如果溢出標(biāo)志位為低電平時(shí)直接對(duì)累加器進(jìn)行一次帶進(jìn)位循環(huán)右移，如果溢出標(biāo)志位為高電平時(shí)，先對(duì)進(jìn)位標(biāo)準(zhǔn)位CY位置為高電平，然后再進(jìn)行一次帶進(jìn)位循環(huán)右移，通過(guò)上述操作使按鍵輸入的溫度值與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入單片機(jī)的溫度值相統(tǒng)一。

三、具體電路連接如圖所示

四、軟件編程

單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，需要給單片機(jī)編寫(xiě)程序，下面給出了溫度控制系統(tǒng)的編程方法。

ORG00H

START：ANLP1，#00H；顯示00

JBP3.4，$；T0=0？有鍵按下？

CALLDELAY1；消除抖動(dòng)

JNBP3.4，$；T0=1？放下？

MOVR0，#00；計(jì)溫指針初值

L1：MOVA，R0；計(jì)溫指針載入ACC

MOVP1，A；輸出至P1顯示

MOVR5，#10；延時(shí)1秒

A1：MOVR6，#200

D1：MOVR7，#248；0.5毫秒

JNBP3.4，L2；第2次按下T0？

DJNZR7，$

DJNZR6，D1

DJNZR5，A1

INCA

DAA

MOVR0,A

JMPL1

L2：CALLDELAY1；第2次按消除抖動(dòng)

JBP3.4，L3；放開(kāi)了沒(méi)？是則

；跳至L3停止

JMPL2

L3:MOVA，R0

CALLCHANGE

MOV31H,A；下限溫度存入31H

JBP3.5，$；T1=0？有鍵按下？

CALLDELAY1；消除抖動(dòng)

JNBP3.5，$；T1=1？放開(kāi)？

MOVR0，#00；計(jì)溫指針初值

L4：MOVA，RO；計(jì)溫指針載入ACC

MOVP1，A；顯示00

MOVR5，#10；延時(shí)1秒

A2：MOVR6，#200

D2：MOVR7，#248；0.5毫秒

JNBP3.5，L5；第二次按下T1？DJNZR7，$

DJNZR6，D2

DJNZR5,A2

ADDA,#01H

DAA

MOVR0,A

JMPL4

L5:CALLDELAY1；第2次按消除抖動(dòng)

JBP3.5，L6；放開(kāi)了？是則跳至L6

JMPL5

L6：MOVA，RO；

CALLCHANGE

MOV30H，A；上限溫度存入30H

DELAY1：MOVR6，#60；30毫秒

D3：MOVR7，#248

DJNZR7，$

DJNZR6，D3

RET

CHANGE：MOVB，#5

MULAB

JNOD4

SETBC

D4：RRCA

RET

MOV32H，#0FFH；32H舊溫度寄存

；器初值

AAA：MOVX@R0，A；使BUS為高阻抗

；并令A(yù)DC0804開(kāi)始轉(zhuǎn)換

WAIT：JBP2.0，ADC；檢測(cè)轉(zhuǎn)換完成否

JMPWAIT

ADC：MOVXA，@RO；將轉(zhuǎn)換好的值送入

；累加器

MOV33H，A；將現(xiàn)在溫度值存入33H

CLRC；C=0

SUBBA，32H

JCTDOWN；C=0取入值較大，表示

；溫度上升，C=1表示下降

TUP：MOVA，33H；將現(xiàn)在溫度值存入A

CLRC

SUBBA，30H；與上限溫度作比較

JCLOOP；C=1時(shí)表示比上限小須

；加熱，C=0表示比上限大，停止加熱

SETBP2.1

JMPLOOP

TDOWN：MOVA，33H；將現(xiàn)在溫度值存入A

CLRC

SUBBA，31H；與下限溫度作比較

JNCLOOP；C=1時(shí)表示比下限小，須

；加熱，C=0表示比下限大

CLRP2.1；令P2.1動(dòng)作

LOOP：MOV32H，33H

CLRA

MOVR4，#0FFH；延時(shí)

DJNZR4，$

JMPAAA

END

五、結(jié)語(yǔ)：

本文給出了用單片機(jī)在0℃～99℃之間，通過(guò)用戶設(shè)置溫度上限、下限值來(lái)實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)溫度的控制；給出了溫度控制系統(tǒng)的硬件連接電路以及軟件程序，此系統(tǒng)溫度控制只是單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中的一例，相信通過(guò)大家的聰明才智和努力，一定會(huì)使單片機(jī)的應(yīng)用更加廣泛化。

參考文獻(xiàn)：

第9篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：溫度控制 單片機(jī) 硬件設(shè)計(jì) 檢測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP368.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）02-0021-02

1 引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)以及制造工藝的進(jìn)一步提高，單片機(jī)技術(shù)已被被廣泛的運(yùn)用到國(guó)防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活中的各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異更新。采用MCS-51單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。

2 工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

用單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與控制，即用溫度傳感器AD590對(duì)外界溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，采集回來(lái)的實(shí)際溫度與設(shè)定的兩個(gè)溫度進(jìn)行比較來(lái)控制風(fēng)扇和加熱器的工作，同時(shí)要在數(shù)碼管上顯示出溫度。而且我們可以通過(guò)按鍵隨意的設(shè)定兩個(gè)溫度值（在0℃—99℃）。主要解決的是要對(duì)傳感器AD590采集回來(lái)電流信號(hào)首先要轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)接著要對(duì)它進(jìn)行調(diào)理，調(diào)理后的模擬量要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換TLC2543轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)再送給單片機(jī)處理。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 電壓基準(zhǔn)電路

由于模數(shù)轉(zhuǎn)換需要的參考電壓VREF比較精確，一般的穩(wěn)壓電源可能無(wú)法滿足要求，故采用TL431精密穩(wěn)壓源來(lái)提供， 如圖2所示，調(diào)整電位器R5可獲得2.5V——5V的輸出電壓VREF。經(jīng)過(guò)運(yùn)放組成的二倍放大器為AD590提供電壓基準(zhǔn)，這樣做可抵消一部分TL431因?yàn)闇仄瘞?lái)的誤差。

Vref =（1+R5/R4）V3 V3=2.5V

Vref（max）=2×2.5=5V VTREF=（1+R9/R10）Vref=2×5V=10V

3.2 電壓調(diào)理電路

溫度測(cè)量部分采用集成溫度傳感器AD590。它的非線性為0.8℃，測(cè)溫精度為0.3℃，其測(cè)溫重復(fù)性優(yōu)于0.1℃。預(yù)算放大器用OP07超低漂移高精度運(yùn)算，其共模抑制比達(dá)120dB，增益達(dá)104 dB，溫漂僅為0.7Mv/℃，并且還具有小偏置電流，失調(diào)電流等特性，對(duì)于保證小信號(hào)的低噪音起到?jīng)Q定性的作用。經(jīng)過(guò)調(diào)整的采集信號(hào)送給A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后由單片機(jī)進(jìn)行處理。

AD590的輸出電流凱式溫度（°K）成正比，0°K時(shí)輸出0A，每°K電流增加1微安。簡(jiǎn)單實(shí)用的AD590接口是串接一個(gè)10KΩ電阻再接地，即可產(chǎn)生10*（273.2+T℃）毫伏，這個(gè)電壓先經(jīng)一個(gè)運(yùn)算放大器所組成的緩沖器，以避免負(fù)載效應(yīng)。當(dāng)0℃時(shí)，VA=10*273.2mV =2.732V、100℃時(shí)，VA=10*3.732mV=3.732V，不是很人性化，如果將VA減去2.732，則0℃時(shí)VA為0V、100℃時(shí)VA為1V，溫度每增加1℃，VA增加0.01V，這樣比較容易被接受！我們利用一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成減法器，以進(jìn)行減法功能。用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)VB，調(diào)整電位器VR56，讓VB為1.366V，則VC=-（VA-2.732）。在使用TLC2543將此電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)時(shí)，若TLC2543的參考電壓為5V的話，其Vlsb為50mV，則還需將VC再放大-5倍，使溫度增加1℃時(shí)，VC增加0.05V，如圖3所示。

3.3 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路

風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路前級(jí)采用用光電耦合器進(jìn)行強(qiáng)弱電路隔離，有效的降低了后級(jí)強(qiáng)電流對(duì)前級(jí)控制系統(tǒng)的干擾。后級(jí)采用兩級(jí)放大電路，以滿足功率要求，如圖4所示。

3.4 加熱驅(qū)動(dòng)電路

加熱驅(qū)動(dòng)電路采用了光電耦合器件和大功率場(chǎng)效應(yīng)管組成的固態(tài)繼電器，可達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)無(wú)火花地接通和斷開(kāi)電路的目的，如圖5所示。

前級(jí)采用光電耦合器進(jìn)行強(qiáng)弱電路隔離，有效的降低了后級(jí)強(qiáng)電流對(duì)前級(jí)控制系統(tǒng)的干擾。后級(jí)我們使用了動(dòng)態(tài)內(nèi)阻小，功耗低的N溝道MOSFET管，IRF3710極限ID為40A，完全能夠滿足條件。

3.5 顯示電路

同時(shí)使用多個(gè)7段LED數(shù)碼管時(shí)，可采用掃描式顯示，即將每個(gè)7段LED數(shù)碼管的a，b，c，d，e，f，g都連接在一起，再使用7448及74LS49輸出高電平來(lái)推動(dòng)共陰極7段LED數(shù)碼管晶體管分別驅(qū)動(dòng)每個(gè)7段LED數(shù)碼管的共同引腳com，如圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文討論了基于單片機(jī)的多路溫度控制器硬件設(shè)計(jì)方案，由單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與控制，將實(shí)際溫度與設(shè)定的兩個(gè)溫度進(jìn)行比較來(lái)控制風(fēng)扇和加熱器的工作。本文重點(diǎn)介紹了多路溫度控制的整體框架結(jié)構(gòu)、硬件組成和電路設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]彭秋紅，沈占彬.基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2009，23（5）.

[2]彭為，黃科，雷道仲.單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精解[M].電子工業(yè)出版社，2005.