具有紅外保護的溫度自動控制系統設計

黃家偉

摘 要 隨著科學技術的發展，為提高社會生產力，進而進行更科學合理的生產，使得紅外保護的自動控制系統進入人類的視線。當今時代的電子產品種類多，但普遍存在質量差的問題，研發一種新的、準確的溫度控制系統就顯得尤為重要。電子行業的迅速發展，計算機對人們的作用已經不可替代，能準確實現控制溫度的效果，這樣的系統準確率高，成本降低，能實現電子化操作，操作更為簡潔便利，產品的優勢也就凸顯出來。本文通過提出溫度自動控制系統的理論原理，為將來的實踐工作提供理論基礎，具有重要的實踐意義。

【關鍵詞】紅外保護 溫度自動控制 系統設計

1 溫度自動控制系統介紹

溫度自動控制系統是可以節省人財物力，且方便實用的自動控制系統，能及時根據室內外溫度的細微變化做出反應，反應程度與該系統的溫度顯示器相連，準確可行。目前，溫度自動控制系統有單表顯示與多表顯示兩種，單表顯示器功能單一，控制簡單易行，且智能化較低，多表顯示器功能更齊全，智能化程度高，能適應飛速發展的技術水平的要求。在電子產品密集發展的大背景下，電子產品的溫度性能不穩定成為普遍現象，這就對溫度自動控制系統提出了更高更優的發展要求。配合單片計算機系統，從產品外圍設計到內部元器件的選擇都要嚴格遵守溫度控制系統的要求，最終實現對系統的核心部分進行自動控制。溫度自動控制系統采取的元器件都是普通易得的，這便大大降低了產品維修的難度和成本，節省了維修經費。總的來說，溫度自動控制系統是一個簡單的、可靠的、推廣范圍廣、極受歡迎的應用系統，可以便捷生產，造福人們生活。

2 具有紅外保護的溫度控制系統工作原理

自動控制系統分為開環控制、閉環控制和復合控制，溫度自動控制系統是一個閉環控制系統，具有信息反饋的功能。反饋控制是集負反饋和反饋的信息差進行中反饋的控制系統，控制過程閉合。紅外線保護具有人體檢測的功能，紅外保護是借助溫度的變化從而實現對人體的保護功能，當人進入該系統裝置的控制范圍，該裝置會接收到大于設定值的紅外線，由此會導致系統發出安全警報。紅外保護的系統對紅外線十分敏感，一旦接收到特殊紅外線，系統便會處于報警狀態，從而保護系統內的人和物。例如烤爐的溫度自動控制系統，根據烤爐自身的溫度和給定的溫度達到理想的溫度，一組溫度差在烤爐的電源接通后，電爐就會迅速加熱供給熱能，并且能在加熱過程中改變熱能傳輸的速度與能量的大小，達到規定的溫度時，紅外線大于輸入界限便會發出警報，烤爐便會降低熱能的釋放，顯示保溫狀態。

3 具有紅外保護的溫度控制系統設計

通過對該系統的技術分析可知該系統采用部分拼接為整體的方法，按照各個部分功能的不同來設計不同的部分，大致分為電源、數據采集部分、信號轉換、紅外人體檢測、中央控制等部分。

3.1 電源設計

對于系統來說，系統電源的選擇對該保護系統至關重要，系統電源設計是整個系統運轉的根本，系統運轉的基本條件是對外部環境的基本供電。電路的基本設計是把交流電變成直流電，主要運用二極管的單向導電性、電阻與可變電阻、電容器這些基本元件，從而達到系統設計對超長蓄能電源的要求。

3.2 數據采集設計

對其數據的主程序進行分析可知，先對采集進行其數據分析，進行開始的程序使其單片機初始化，而后進行中斷禁止以設置0端入口使其電路進行保護狀態。而后對電路設計成#60H的寄存器的數據存儲器設計其初始值。使得其spi的總線保持其初始化，接著通過利用AD7706的時鐘寄存器以保持轉換速率為一定的值。先對其控制寄存器零校正，以達到對控制寄存器的滿度設置，從而達到對數據的采集處理，而后記錄并存儲數據。

3.3 信號轉換設計

通過現有的技術資料可知，使用LM35電路可以將溫度信號通過電壓的形式傳達出來，對其電路的輸出電壓應當在負500到正1500毫伏之間，而且使其電壓與溫度呈現其線性相關的關系。要點亮發光二極管， 但是LM35有一定的缺陷，LM35輸入端的提供電壓與其輸出電壓遠遠沒有達到其額定的電壓，所以根據此問題需要放大其輸出信號。選擇正確的放大電路對信號轉換至關重要。選擇共射放大電路中的共基極電路使其用最小的功率獲得放大電壓。

3.4 紅外人體檢測設計

在人們生產生活這一領域中，被動式熱釋電紅外探測器具有較多的優勢之處，如價格低廉、性能高且穩定，這使得紅外保護系統運用廣泛，這種溫度保護基于人體溫度37.3-37.6的基礎上，人體這一溫度會發射出特定的波長約為10um的紅外線，檢測系統靠檢測這一特定的波長與已知波長進行對比而工作。菲尼爾濾光片采集人體特定的10um左右的波長聚集至紅外檢測感應源上，這一感應源大多數采用熱釋電原件，在接受到人體發射的特定波長以后會導致電荷失去原有的平衡，而打破這一平衡以后，這一原件會及時應答，向外部環境釋放電荷，刺激后續的電路。在電路中的檢測加工處理后就會產生報警信號，這一保護系統的保護安全性較高，且作用較為穩定，有利于安全系統保障人體的安全。紅外保護系統基于菲尼爾濾光片的適用環境多的基礎上，可以實現不同場合的監控，應用較為廣泛。

3.5 中央控制設計

中央控制系統采用AT89C51，是整個系統的核心，作為主要控制系統，它控制其他部分完成整個系統的正常運轉。該芯片由美國Atmel公司生產，采用Flash儲存、Dip封裝，是目前世界上最普及的單片機，該單片機的工作范圍為2.7-6v，頻率為0Hz-24mHz，比其他單片機具有靈活性，工作適應性也較為廣泛。設計該系統必須選用安全等級較高的加密手段，這樣才能保證重要的系統信息在工作時不被盜取或停止工作的異常狀態，該單片機的數據總結口是三態雙向口，直接用于對外部儲存器的操作。通過此中央控制設計，使得紅外線溫度控制系統具有更加高效、快捷的功能。

4 具有紅外保護的溫度控制系統的優缺點

紅外保護的溫度控制系統具有自動、便捷的特點，運用在生活中能提高人們的生活品質，運用在生產中能節省人財物力，并提高產品質量，多表顯示系統提高了系統的控制精度，多表顯示的控制系統專業化總體提高。由于增加了系統的設計復雜性使其專業化程度較高要求其生產勞動力的要求大大提高，也為產品的后續維修帶來了麻煩。閉環系統本身具有很強的抗干擾能力，除了系統的輸入值，中央處理器不會對其他數據進行多余的處理，超強的抗干擾能力能在很大程度上增強電阻器顯示表數據的準確性。參數是溫度自動控制系統中最關鍵的要素，而具有紅外保護的溫度控制系統由于對參數變化不敏感，有利于該閉環系統的穩定性，減小系統崩塌的可能性。該溫度自動控制系統，通過中央處理器能有效地記錄溫度的輸入值和輸出值，能模擬出動態的變化情況，更直觀的顯示溫度的變化趨勢。而正是由于這些優點也造就了閉環系統中參數的片面問題，參數是系統運行的前提，參數的選取至關重要，一旦參數選擇不準確或錯誤，系統便可能會面臨崩潰，造成嚴重的損失。而動態變化也提高了該溫度自動控制系統的控制精度。具有紅外保護的溫度自動控制系統在紅外線不存在時便無法對該自動控制系統進行保護，無法保障系統的穩定運行。

5 總結

現代世界朝著電子化轉型，生產出一款自主制造的自動化控制系統就顯得十分重要。在硬件的運用上，這款產品采用了通用型的標準，實現維修簡便，操作簡單等目標，使得產品的運用更為簡單。AT89C51單片機，在軟件上充分利用其功能強大的特點，實現對信息處理的準確把控，有利于降低操作人員的困難程度，趨于便利化，以至于提高生產效率，且對于溫度有較高的準確測控，提高實際生產效率。該設計也存在一些不足之處，但不失于是一個很好的推廣辦法，其高性價比大大節省了勞動力的投入，具有重要的理論意義。

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作者單位

山東巨野縣第一中學 山東省巨野縣 274900