基于單片機的溫度控制系統的設計

葉福成　彭森

摘要：當前，我國的單片機的溫度控制系統在進行設計時，對溫度控制系統的設計研究并不是很深化，但是對于單片機而言，其溫度控制系統在進行設計時，能夠影響整個功能的運作，是整個設計的關鍵部位。因此，本文以STC12C2052AD單片機為案例進行分析，其中PT100是進行溫傳感器的設計方法。在進行設計環節中，主要是對單片機的A/D轉換器進行應用，使其進行信號的轉化。一般而言，單片機的溫度值是需要根據其之前設定和檢測結果進行比較得來的，以便能夠進行風扇電機的把控，使其在正常范圍內進行運轉，同時對其工作裝置進行全面的保護。因此，本文通過本文對基于單片機的溫度控制的設計研究，給溫度控制設計提供思路和依據。

關鍵詞：溫度；軟硬件；程序框圖；設計

對于我國的社會發展而言，溫度控制系統的應用范圍是非常廣泛的，比如在家電行業和電子電力等方面的應用。同時在工業行業方面，對其也存在很大的影響，因為人們要對一些的加熱爐進行把控，其中還存在對反應爐和鍋爐的溫度進行檢測和把控。運用單片機能夠對溫度進行高效的把控，還能實現其簡化功能，同時對于溫度的相應技術指標而言，能夠提升其指標，以便保證生產產品的質量和生產規模。

1系統設計方案

本文就STC12C2052AD單片機為案例進行其整體框架的設計。其中，如圖1所示，該設計方案由單片機電路，傳感器與信號處理電路，風扇控制電路，按鍵與數碼顯示電路，電源電路等組成。其中，溫度信號的轉換是由溫度傳感器進行的，使其信號呈現為電信號，隨后通過信號處理電路使其傳送到單片機STC12C2052AD，隨后通過單片機內部的AD的作用，得到其溫度相對于的數字轉換信號，隨后單片機將其信號進行溫度值的轉換，在數碼顯示管進行相應的溫度顯示。與此同時，對于如今的溫度數值和之前的設定溫度值進行科學的對比，可以發現當前的溫度小于預先的設定值時，風扇和繼電器都不能進行正常的工作，對于當前溫度高于預先的設定值時，單片機則發出信號指示至繼電器，促使風扇進行工作，從而降低其系統的整體工作溫度，以便達到溫度的把控效果。

2硬件電路設計

（一）單片機最小系統電路設計

該系統主要是應用STC12C2052AD的單片機進行主控芯片的使用，具有高速、低功耗、超強抗干擾的特點。同時其內部的集成主要有專用的復位電路，存在2路PWM波輸出，具備8路的高速8位（10位）A/D轉換功能，因此，能夠體現其內部資源的繁雜性和抗干擾能力。在本文的設計中，是主要通過內部10位A/D轉換實現相應的轉化作用。

（二）傳感器信號測量與處理電路

對于本次的電路設計中，主要是運用TL431進行電壓的調節，同時對于電壓調節的還存在電位器RPO，該種電壓以4.096V為主，同時通過R、RP、PT進行其測量電橋的構建工作，其中，RP是100Ω精密電阻。對于PT和RP的電阻值而言，兩者若是存在不相等的情況，則相應的測量電橋主要形成一個壓差信號，該信號通過LM358進行放大，最后輸出和溫度相負荷的電壓信號，同時通過AD轉換實現其信號的轉化功能。

（三）其他電路

其他電路主要包括繼電器控制電、電源電路、按鍵顯示電路、數碼電路等等。但是因為在設計過程中，主要存在12V和5V的電壓，所以，需要根據電路的實際情況進行芯片IM2576S-5的利用，使其能夠進行降壓穩壓，同時需要將12V電壓通過轉化使其為5V電壓。在顯示電路中，主要的顯示方式是以串行轉并行為主，主要是通過單片機的端口對其的兩個串行轉并行的芯片進行控制和實現功能的。對于存在的4個獨立按鍵而言，則主要是在單片機的其它端口進行連接接受命令的。對于繼電器而言，是需要單片機的P口輸出的電壓進行其風扇電機的控制，同時保證其風扇電機和繼電器在其常閉端口的銜接性，從而實現對其電機的正常運轉，對于其控制系統發生故障時，也能夠進行工作，同時需要對其設備進行確認，使其能夠設備不因為電路故障發生溫度升高的情況，從而提升了相應設備的運行安全性。

3單片機軟件設計

（一）主程序主程序流程

首先需要對單片機程序的變量進行相應的初始化，同時對AD轉換器的寄存器進行相應的設置，對其進行溫度控制的上下限值進行控制如果發生溫度值小于預先設定的數值時，需要對溫度值進行讀取，同時保證數值的顯示；如果當前的溫度大于預先設定的溫度上限值時，則需要通過對風扇電機的控制，把控對溫度的變化。如果當前溫度小于預先設定的下限至時，相應的風扇電機則終止工作，以便保證溫度的正常性。

（二）溫度測溫程序

對于本文設計過程中，其PT輸出信號一般是需要借助信號處理電路的作用實現其相應的轉化，使其成為直流電壓，在設計程序中，一般需要通過對單片機內部AD轉換器的運用，使其對電壓值的轉化，成為數字信號。而溫度測量程序則是設置AD轉換相關寄存，對于其端口和其它的設置進行設置。其中，AD轉換主要是以中斷方式為主，對于AD轉換處于中斷狀態時，其會將轉化已經完成的位置進行標注，相應的程序則會對標注的位置進行檢測，通過ADC_DATA寄存器對其轉化的輸出值進行讀取，從而進行溫度值的計算，實現對溫度的測量目標。

4結束語

總之，本文在單片機的溫度控制系統的設計程序中對PT100進行利用，使其的高速性和抗干擾性能和其相應的內部AD轉換功能更佳顯著。同時，在系統結構的設計時，保證其結構的簡單性和測量精度的準確性。通過數碼管準確的顯示其溫度，對其溫度限值進行科學的設置，提升系統運行的安全性。endprint