基于單片機的溫度控制系統設計

霍坤明

摘 要：近年來，隨著科學技術的進步，推動了經濟取得了長足了發展，人們的生活也日益提高。人們對所需求的產品提出了不同程度的新要求，為了滿足人們并迎合人們對產品的需求，企業采取了不同的方法手段，溫度控制系統是運用最為良好的系統，該系統的穩定性能確保生產產品所需的溫度，從而確保生產有序的持續進行。 使用單片機作為溫度控制系統的核心，能實現對溫度系統進行相應的控制，這種控制在大幅度地提升被控溫度的技術性能指標。本文在詳細分析基于單片機的溫度控制系統的功能及工作原理，研究在實際過程控制當中單片機在溫度控制系統中的實際應用，最后提出了單片機的溫度控制系統的設計方案。

關鍵詞：單片機；溫度傳感器；設計；檢測

隨著人們環保意識的增強，人們對溫度越來越重視，溫度的測量與控制也被提升到了一定的高度，逐漸變得越來越重要，然而在實際測量與控制環節當中仍然存在著很多問題，通過哪些方法手段對溫度進行實時采樣，在傳輸過程中還要保證數據的正確性，而且還要采取方法手段對所測溫度場實行較為精確的控制，是目前溫控系統面臨的重要問題。在實際操作中，單片機的控制方便、使用簡單與靈活性強等優點能夠做到對溫度實行相應的控制，通過相應的技術性能指標來完善溫度控制系統，這樣對產品的質量與數量有著很大的提升作用。

一、單片機的溫度控制系統的功能及工作原理

（一）單片機的溫度控制系統的功能。單片機作為溫度控制系統的核心元器件，對產品生產過程進行溫度控制發揮著重要的作用，單片機在此系統里功不可沒。在控制功能進一步細分的基礎上，我們不難發現單片機的溫度控制系統的主要功能就是可以對溫度進行檢測，然后將檢測的數據通過一定的傳輸介質傳送給監控人員，操作人員在進行系統設置的時候發揮著重要的作用，他可以隨時調整溫度適應不同的溫度控制系統的應用場所，一旦溫度不符合標準，系統在沒有人為的干預下自動將溫度調節標準溫度，保證產品生產所需的溫度，在適度的溫度下實現產品生長。

（二）單片機的溫度控制系統的原理。傳感器在捕捉溫度信息發揮著重要的作用，通過傳感器轉換成電壓信號，并對電壓信號進行放大，單片機就會將其控制到處理的范圍以內。在這個時候，信號經過數字濾波以后，標度就會逐漸轉換出來，并通過把溫度顯示出來。與此同時，當實際檢測到的溫度值與之前設定的溫度值進行比較。在通過輸出控制量的數值，來進行導通的時間以及加熱的功率的優化，從而能有效的調節溫度環境。在整個溫度控制系統設計中，單片機做整個系統的重要組成部分，并對溫度進行實時的檢測，并對檢測結果進行控制，該系統的應運用來解決工業以及日常生活中對溫度控制的問題。主要的目的就是為了能夠達到檢測和控制溫度的目的，使測控的精度更加準確，該設備的應用使整個系統穩定性好、可靠性高并且速度較快，具備靈活性。

二、基于單片機的溫度檢測方法

在實際的生產生活中，半導體模擬溫度傳感器是測量溫度的主要方法，這種傳感器通過測量的溫度信息通過一定的方式轉換成電壓或者電流，傳感器輸出的電壓或電流與溫度在一定范圍存在著關系，主要呈線性關系。這種通過測量溫度與電壓或電流之間的相互轉換，可以實現對溫度的可視化，無形中實現對采樣信息的放大。

熱電偶是溫度測量的另一種方法，這種測量方法沒有半導體模擬溫度傳感器測量法強大，在具體的應用中，熱電偶測量法彌補了半導體模擬溫度傳感器測量法的測量精度問題，該方法測量的精度是相當高的，但是在精度測量高的基礎上測量過程相對復雜，測量工作持續的時間長，由于熱電偶測量方法在測量過程中要使用電路，受到外界不確定因素的干擾比較大，容易出現較大的測量誤差，給使用者帶來不必要的麻煩。

溫度檢測方法的分類根據不同的標準分類是不一樣的，按照敏感元件和被測介質接觸與否，可以分為接觸式與非接觸式兩大類，這兩類檢測方法的每一種溫度檢測方式在一定程度上具有相應的檢測區間。接觸式溫度檢測方法主要是基于物體受熱體積膨脹性質的膨脹式溫度檢測儀表以及基于熱電效應的熱電偶溫度檢測儀表，非接觸式溫度檢測方法主要是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對應關系。基于單片機的溫度控制系統，在單片機的外部添加各種接口滿足系統的需要，對不同環境下的物質溫度進行不定期的檢測與顯示，并且根據檢測的實際場所的情況進行調整，當檢測的溫度超過一定標準就就進行報警，并做好相關的提醒記錄，便于今后工作人員查詢與使用。

三、溫度控制系統的設計

（一）硬件電路的開發與應用。硬件電路是整個溫度監控系統中的重要組成部分，在研究與開發過程當中，在系統控制中把單片機作為主機，然后再將傳感變送器、多路開關等設備有效的結合，再充分結合相關轉換器與調節閥等各種操作設備，當這些設備有效結合在一起的時候就能夠達到預先設定的目標，可以輕松實現對于某些環境的溫度進行自動控制目的。也可以根據內外部環境的不同增加鍵盤、報警電路與顯示電路等各種設備，以便可以更好完善系統的實際功能。

（二）軟件開發與應用。系統的操作軟件也是通過語言進行交流的，該系統主要是使用C語言實現，對單片機也是用C語言編程達到各種功效。主程序對各個模塊進行清晰劃分，并用語言將各個模塊串聯起來。主程序的主要功能是通過一定的程序監測溫度，并在不同時段進行實時顯示、讀出并且處理。它的功能還有控制芯片的測量當前溫度值，同時負責調用各個子程序使其達到有效配置和優化。系統依據不同時段監測結果進行比較，對比較結果進行自動調節控制。假如實際測量的溫度與預先在系統設置的溫度出現一定的偏差，系統會根據不同的措施調整偏差，并達到預期的目的。

（三）溫度檢測的開發與應用。熱電偶傳感器的應用，無疑中對溫度系統實現溫度檢測又一突破。它也是傳感器的一種。該傳感器的高精度是很多傳感器無法比較的，這種傳感器不僅質量好而且價格便宜。該傳感器整體構造簡單，測量的范圍廣等特點，決定了它的反應速度是非常理想的。熱電偶傳感器也有自身的缺陷，它輸出的電壓信號仍相對比較微弱，識別的電壓范圍很窄，所以在處理這種問題時，就是要對信號進行一定程度的調節處理，然后經過使用高放大倍數的電路來實現。

結束語：基于單片機的溫度控制系統正是研究人員研究的如火如荼，并且應用到各行各業的溫度控制的系統。它的應用不僅能夠實現對環境溫度的實時有效的檢測，并能根據檢測結果進行精確測量。這系統的自身特點，在宏觀上能夠提升社會的生產效率，在微觀上能夠極大地方便使用者實現查詢操作，該溫度控制系統具有很高的推廣價值，將來的應用前景一定非常廣泛。

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