基于單片機的溫度測試系統研究

作者 / 肖凱，廣東電網汕頭潮陽供電局

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基于單片機的溫度測試系統研究

作者 / 肖凱，廣東電網汕頭潮陽供電局

隨著科學技術的進步，工業化程度的加深，在如今的工業生產中溫度扮演著一個非常重要的角色，這個因素很可能影響到工業生產的重要環節，因此應該引起生產者的重視。本文基于單片機對溫度測試系統進行了相關的研究，由于單片機結構簡單、功能強大，而且運行速度快、處理能力強、功耗較低，因此使用單片機作為溫度測試系統的核心器件是非常有必要的。本文首先整體介紹了系統的結構設計，然后分別從硬件設計和軟件設計兩個方面來進行研究，對于溫度測試系統的研究提供了一定的方法和依據。

單片機；溫度測試系統；硬件設計；軟件設計

溫度作為工業生產中的一個重要參數已經受到了工業領域的廣泛關注，溫度控制是否嚴格，將會直接導致產品質量是否合格，因此需要一個完善的、嚴格的溫度測試系統來幫助工業生產提供精度和效率。實際上，單片機已經廣泛應用于工業生產之中，單片機的本質就是一個簡單的微型計算機。它和PC電腦一樣，同樣有CPU、RAM、ROM和I/O口組成的，單片機功能十分的強大，結合著它特有的強大的信息處理能力以及快速的運算能力，外部只用為它提供供電電壓和晶振就可以完成對數字信息的處理和控制功能。所以，基于單片機的溫度測試系統的研究是十分有必要的，可以幫助提高工業生產率和質量。

1. 系統整體結構設計

本次設計的溫度測試系統是以單片機為核心，作者選擇了AT89S52型號的單片機作為主機，然后配合著其他器件，比如DS18B20型傳感器、變送器、A/D轉換器等，可以基本完成本次研究，而且起到非常好的溫度測試效果。圖1是本系統的整體結構設計框圖。

圖1 系統整體結構圖

2. 系統硬件設計

■2.1 元器件的選擇

（1）傳感器

溫度作為測試的一個重要參數，通過傳感器將電信號和溫度進行數值上的轉換，本次研究采用的是DS18B20型號的數字溫度傳感器，它是一款智能化、高效率的溫度傳感器，配備有專門的微處理器，廣泛應用于工業、化學、制造等多個領域。

（2）單片機

單片機作為本次溫度測試系統的核心，它的選取非常重要，合適的單片機會達到事半功倍的效果，倘若型號選擇出了問題，將會直接影響實驗結果甚至導致實驗失敗。因此選擇一個合適的單片機，需要我們綜合考慮各種因素，比如經濟實惠、性價比高、工作性能好、穩定性強等，最主要的是應該滿足本次研究所需?；谝陨峡紤]，本文選取AT89S52型號的單片機作為主機，不僅可以滿足研究需要，也非常的經濟實惠。

（3）液晶顯示器

液晶顯示器作為一種人機交互的界面，它可以很清晰、直觀的反應出測試相關參數的數值和變化情況，它是利用電流刺激液晶分子產生對應的點、線、面，然后配合著燈管形成不同的畫面呈現在我們的面前。本次設計選取了我國自行研發的FM12232B型號的液晶顯示器，這款顯示器可以滿足本次設計要求，而且穩定性好、操作方便、價格實惠。

■2.2 硬件電路設計

此系統硬件電路的設計主要包括兩個方面：其一是測溫控制電路的設計，其二是主控制電路的設計。硬件電路以AT89S52型單片機為核心，然后結合預置數字電路和報警電路共同構成了該系統的硬件單元，外部供電電路主要有主控制電路來實現，主要包括三個部分溫度采集測試電路，溫度信號放大電路，LED顯示電路。

3. 系統軟件設汁

本次溫度測試系統的軟件設計部分采用了Keil軟件，根據前文的硬件設計部分，相應的軟件設計在進行程序編寫的過程中要把整個系統進行分割，采用模塊化的方式進行程序編寫，這樣可以把一個復雜的問題簡單化，有利于問題的解決。最后把這些子程序進行整合，由主程序調用實現相應的功能。

■3.1 溫度采集程序

在溫度采取這一部分，本系統采用DS18B20傳感器自帶的驅動程序來對溫度變化進行樣本采集。采集函數是

unsignedint Read Temperature，此函數在實際執行過程中要經過一系列的操作，比如溫度傳感器清零復位、開啟溫度轉換器，待溫度轉換器打開之后在重新設置溫度傳感器初始值，然后讀取序列號，最后再讀入溫度的最低值和最高值，送入處理器進行計算和處理。

■3.2 LED顯示模塊

基于單片機的溫度測試系統采用動態的LED顯示模塊，在連續顯示的情況下，需要保證每一位在輸出二進制代碼的時候對應的內容完全相同。倘若要顯示不同的內容，應該采用輪流顯示的LED方式來實現，這時讓某一位字位線于某一時刻處于導通狀態，保證其他各位是關閉狀態，這樣就能達到對應的效果。

■3.3 溫度測試程序

系統在監控過程中對溫度的檢測會存在一定的誤差，從而導致測量結果與實際不符，比如說在不同的溫度和壓力值下，測試的標準會有所不同，因此需要改變測量標準，檢測的溫度和傳感器的輸出電壓值存在一定的曲線關系，并且是非線性關系。出現這種情況，需要通過查表法和計算法來確定對應電壓下的溫度值，然后對相關數據進行收集和整理。

4. 結語

本文設計的以單片機為核心的溫度測試系統方案可行，而且具有一定的報警功能，當溫度過高，超過預先設置的閾值，就會發出警報，提醒操作人員對及時的調整溫度，防止情況惡化，對工業生產起到非常有利的作用。這個系統的應用十分廣泛，可以在眾多工業環境中引入該溫度測試系統，如鍋爐溫度測試或者實驗室儀器溫度測試等，作者預測這個溫度測試系統應用前景非常的好，應用范圍也很廣，具有很實用的商業價值。

＊ ［1］夏志華.基于單片機的溫度控制系統的研究與實現［J］.煤炭技術，2013

＊ ［2］馬麗麗等.基于單片機的溫度檢測系統硬件設計［J］.現代儀器，2012

＊ ［3］柴恒蕾.基于單片機的溫度測控系統設計［J］.企業技術開發，2011

＊ ［4］劉文濤.單片機應用開發實例［M］.北京：清華大學出版社，2005.