時(shí)間：2022-11-29 12:37:20
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 溫度控制 硬件 軟件 AT89C51
一、引言
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)水平的提高與電子技術(shù)的發(fā)展，以單片機(jī)技術(shù)發(fā)展為重要代表的大規(guī)模集成電路的發(fā)展也十分迅速，為人們的生活帶來了翻天覆地的變化，也為現(xiàn)代工業(yè)帶來了新技術(shù)的又一次革命。
在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)遇到有關(guān)單片機(jī)的問題，其中也包括了對(duì)單片機(jī)溫度的控制。例如針對(duì)各熱處理爐、加工爐、鍋爐及反應(yīng)爐進(jìn)行的溫度控制，若采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制可以讓操作更為簡便快捷，同時(shí)對(duì)提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)品數(shù)量也有很大幫助。
二、單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)原理
本文所采用的是以AT89C51單片機(jī)為例的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，通過其實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集與處理等功能，最終來實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)溫度的控制。具體過程如下：首先單片機(jī)中傳感器吧裝置中的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電量信號(hào)，這使得溫度的變化得以用相應(yīng)的電信號(hào)變化來表示；然后再將轉(zhuǎn)換后的電量信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器形成數(shù)字顯示，使得溫度變化得以用數(shù)字來表示；再將數(shù)字傳送至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；最后由LED來顯示人們可以看到的溫度數(shù)據(jù)。這一過程的電路主要由單片機(jī)的控制和數(shù)碼管的顯示兩部分組成。
三、單片機(jī)溫度控制中的硬件選擇
單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)中硬件的選擇是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中舉足輕重的一步，因?yàn)樗P(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)是否可用，可靠性是否較高，系統(tǒng)運(yùn)行是否穩(wěn)定。在一步情況下，硬件系統(tǒng)主要是由以下幾部分組成的：溫度檢測系統(tǒng)、單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器和信號(hào)放大系統(tǒng)。另外，在測量溫度時(shí)，熱敏電阻尤其重要，它起到對(duì)溫度感知的作用。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻以其特有的負(fù)電阻溫度特性使得電阻變小，當(dāng)溫度降低時(shí)，電阻則變大。因此在熱敏電阻上給一個(gè)恒定電流就會(huì)測量到兩端的電壓。再通過相應(yīng)的計(jì)算公式我們可以得到電阻變化所帶來的電壓變化曲線，通過溫度傳感器的工作，最終將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，最終達(dá)到對(duì)整個(gè)硬件系統(tǒng)進(jìn)行操控的目的。
在整個(gè)單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)計(jì)最基本的思路可概括為：首先，利用溫度傳感器，再通過 A/D 轉(zhuǎn)換器把抽象的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成單機(jī)片可讀取的電量信號(hào)，通過轉(zhuǎn)換將所測溫度顯示于數(shù)碼管上；其次，利用定時(shí)器對(duì)熱敏電阻絲進(jìn)行加熱控制來實(shí)現(xiàn)溫度控制；最后，利用數(shù)據(jù)采樣將濾波器等裝置整體聯(lián)系起來。
四、硬件電路設(shè)計(jì)
（一）傳感器設(shè)計(jì)，由于本次的設(shè)計(jì)我們選擇對(duì)爐溫進(jìn)行測量，因此屬于0-800度的大范圍溫度測量。不能采用傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器、集成溫度傳感器，而更適合用熱電偶。本文可選擇WRE型熱電偶，此款精度也較高，價(jià)格也低廉。
（二）放大電路的設(shè)計(jì)，一般熱電偶的輸出電壓較低，為0-30mv，而本文所采用的ADC0809處理信號(hào)則要求標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，達(dá)到0-5V，因此要放大電偶的輸出電壓。本次設(shè)計(jì)采用OP07這一款放大器，它的低漂移運(yùn)算可以有效抑制溫漂。在本次的設(shè)計(jì)中，我們選用的ADC0809要求輸入的電壓在0至5伏之間，而熱電偶的輸出電壓則在0至30毫伏之間，兩者之間差以百倍，因此要求放大電路可以放大百倍。可選擇可調(diào)電阻來進(jìn)行的電壓調(diào)節(jié)。
（三）A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)，由于 ADC0809 操作簡單，價(jià)格低廉，十分適合本系統(tǒng)的需要，因此本設(shè)計(jì)選用它。其具體的指標(biāo)和特性如下：
分辨率：8 位。
轉(zhuǎn)換時(shí)間：這取決于芯片的時(shí)鐘頻率，1次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間為64個(gè)時(shí)鐘周期。
單一電源：+5V。
模擬輸入的電壓范圍：單極性為0至+5V；雙極性為+/-10V或+/-5V。啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制為正脈沖，上升沿令內(nèi)部所有寄存器清0，下降沿令A(yù)/D轉(zhuǎn)換開始。
（四）人機(jī)對(duì)話部分的設(shè)計(jì)，人機(jī)對(duì)話部分是單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)中應(yīng)用系統(tǒng)與人員操作的交互界面，它起到連接雙方的作用，設(shè)計(jì)主要包括顯示和鍵盤兩部分。
1.顯示部分設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，P0口與P2口的部分位，將作為動(dòng)態(tài)顯示器顯示輸出的端口。段碼是由P0口并行輸出至4位LED顯示器的，位碼是由P2.0、P2.1 P2.2 P2.3輪流輸出的。2.鍵盤設(shè)計(jì)。在本系統(tǒng)中，由于設(shè)定的溫度只需要溫度+、溫度-與確認(rèn)3個(gè)鍵，因此采用的是獨(dú)立式的按鍵。在開機(jī)后輸入設(shè)定的溫度值即可進(jìn)行操作。
（五）顯示接口的設(shè)計(jì)，在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常采用的顯示器一般有數(shù)碼管顯示器（LED）與液晶顯示器（LCD）。由于在本系統(tǒng)中僅需數(shù)字的顯示，因此選用LED顯示器即可。LED具有亮度高、反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，且價(jià)格便宜。這里選用的是較常使用的7段共陰極LED顯示器。
五、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
硬件電路設(shè)計(jì)完之后，再進(jìn)行的就是軟件設(shè)計(jì)的工作，通常單片機(jī)的工作必須要做到軟硬件相結(jié)合，因?yàn)樵S多的硬件功能都是需要依靠軟件的支持來實(shí)現(xiàn)的，所以軟件的設(shè)計(jì)也至關(guān)重要，其成功與否關(guān)系著單片機(jī)工作的穩(wěn)定性與可靠性。一般在軟件的設(shè)計(jì)中，主程序的功能是將定時(shí)器與 I/O 接口初始化，另外需要依靠中斷程序來控制與檢測溫度，而中程序則是單片機(jī)初始化過程與CPU 的終端。AT89C51單片機(jī)共有5個(gè)中斷源。各個(gè)中斷源的功能在總體設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定，設(shè)計(jì)者根據(jù)已定義的功能來編寫相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。作為設(shè)計(jì)者，在設(shè)計(jì)前期就應(yīng)充分考慮與中斷服務(wù)程序所相關(guān)的各項(xiàng)處理，包括合理分配程序任務(wù)，保證程序合理運(yùn)行。
六、總結(jié)
在現(xiàn)今，數(shù)字化技術(shù)日益普及，單片機(jī)的發(fā)展也越發(fā)迅猛，利用單片機(jī)來進(jìn)行電路控制正逐步代替著傳統(tǒng)的電路控制。縱觀全文，單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包含了硬件與軟件設(shè)計(jì)兩方面的內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員在硬件的選擇以及軟件程序的編寫方面應(yīng)尤為重視。本文以 AT89C51單片機(jī)為例，對(duì)爐溫控制系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，旨在拋磚引玉，為讀者提供思路，希望能夠發(fā)掘出更好的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞 單片機(jī)；溫度控制系統(tǒng)；控制程序；聯(lián)調(diào)
中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671—7597（2013）022-041-2
表征一個(gè)物體的冷熱程度用溫度來作為單位。在生產(chǎn)中最基本的物理量，也是生活中常見的物理量之一。總的來說，溫度的測量與控制在各個(gè)領(lǐng)域中都有涉及，在國民經(jīng)濟(jì)中頗受到重視。因?yàn)椋瑴囟扰c自然界中的許多物理、化學(xué)過程都有緊密相關(guān)的聯(lián)系。而且在很多生產(chǎn)過程中，溫度的測量和控制如若不好，也都會(huì)直接影響安全生產(chǎn)、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量等，還會(huì)造成能源的浪費(fèi)和重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降等損失。
1 硬件總體方案設(shè)計(jì)
如圖1所示，是本文所研究的系統(tǒng)硬件部分結(jié)構(gòu)框圖，按照功能大致分為以下幾個(gè)部分：測溫部分、最小系統(tǒng)、控溫部分以及電平轉(zhuǎn)換和串口通訊部分。
為了使設(shè)計(jì)功耗更低、成本更低、性能更好，最終決定選用以下器件來搭建硬件平臺(tái)。
1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)
單片機(jī)的最小系統(tǒng)其中包括：單片機(jī)芯片，復(fù)位電路、時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路的作用是，在單片機(jī)工作時(shí)提供所必須的時(shí)鐘信號(hào)。STC89C52單片機(jī)的內(nèi)部電路可以在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序執(zhí)行指令來進(jìn)行工作；單片機(jī)的初始化操作是復(fù)位操作，若想使單片機(jī)復(fù)位，只要給單片機(jī)的復(fù)位引腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平。
1.2 測溫部分
本部分的溫度測量采用的是DS18B20傳感器，它有了很大的改進(jìn)體現(xiàn)在以下方面：測量溫度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等。它比傳統(tǒng)的熱敏電阻更能夠直接地讀出被測的溫度值，通常能簡單的來讀取9到12位的溫度值。并且是符合于實(shí)際要求。數(shù)據(jù)總線能控制DS18B20的溫度變換功率，的同時(shí)還能向所掛接的DS18B20供電，因此省去了額外電源的部分。因此，對(duì)比來看，DS18B20所使用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，可靠性更高。最終，DS18B20被廣泛應(yīng)用于溫度采集與處理、數(shù)字溫度計(jì)及各種溫度控制系統(tǒng)，也在情理之中。
1.3 控制電路部分
該部分電熱絲的加熱，是通過單片機(jī)的P口輸出的高低電平差來繼而控制固態(tài)繼電器的通斷來實(shí)現(xiàn)的。例如，當(dāng)P口輸出低于電平時(shí)，加熱電阻就會(huì)通電從而使周圍的溫度緩慢升高，那么DS18B20測得的溫度值也會(huì)跟著升高；一旦當(dāng)P口輸出高電平時(shí)，加熱電路就會(huì)立即斷開，溫度漸漸回落。
2 軟件總體方案設(shè)計(jì)
溫度的控制系統(tǒng)的主要功能，是要在通過系統(tǒng)的硬件電路確定之后再依賴于軟件來實(shí)現(xiàn)的。軟件主要流程是：完成溫度數(shù)據(jù)的采集，通過串口通信把采集的數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，并接收上位機(jī)的命令以此來溫度控制。
2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
STC89C52單片機(jī)其片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)寫的FlashROM和128位bytes和RAM。是本系統(tǒng)的主控芯片，且由深圳宏晶公司銷售。這款MCU，是由美國設(shè)計(jì)并生產(chǎn)的一種具有低電壓、高性能的CMOS8位單片機(jī)。同時(shí)有2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器。
STC89C52單片機(jī)內(nèi)部主要部件，都是由內(nèi)部總線連接起來的，以此來構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。其中，各部件包括：寄存器、程序狀態(tài)字PSW、制度存儲(chǔ)器ROM、累加器ACC、地址指示器DPTR、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行I/O接口P0-P3、串行I/O接口以及定時(shí)控制邏輯電路等。
2.2 測溫電路設(shè)計(jì)
DS18B20傳感器是通過P1.0口與單片機(jī)相連以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞的傳感器。也是本文中測溫電路主要介紹的，其具體硬件原理圖如圖2所示。
DS18B20芯片的供電方式有兩種：寄生電源供電方式、外部電源供電方式。其中本文采用的是外部電源供電方式。
外部電源的供電方式介紹如下：由VDD引腳接入DS18B20工作電源，而且I/O線不需要強(qiáng)上拉，保證了轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)也不存在電源電流不足的問題。在理論上，總線上還能同時(shí)掛接任意多個(gè)DS18B20傳感器，完整地組成多點(diǎn)測溫系統(tǒng)。
需要特別注意的是：在外部供電的方式下，為了保證正常轉(zhuǎn)換溫度，避免讀取的溫度總是85℃這個(gè)情況的發(fā)生，所以DS18B20的GND引腳不能懸空。外部電源供電方式作為DS18B20的最佳工作方式。
它具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以突破開發(fā)出更多點(diǎn)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，除此之外，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路較為簡單。在外接電源的方式下，即使電源電壓VCC降到最低3V時(shí)，也依然能夠保證溫度量的精度，這樣一來，就充分發(fā)揮DS18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點(diǎn)。
3 控制部分子程序設(shè)計(jì)
本部分的主要功能就是接收上位機(jī)的命令，實(shí)現(xiàn)整體正常運(yùn)行。
當(dāng)接收的命令為“K”，相應(yīng)的，對(duì)單片機(jī)P0.1就會(huì)輸出低電平，繼而固態(tài)繼電器會(huì)呈現(xiàn)閉合狀態(tài)，如此就能實(shí)現(xiàn)接通加熱絲并使其對(duì)水進(jìn)行加熱的效果；
反之，若接收的命令為“G”，相應(yīng)的P0.1口會(huì)輸出高電平，加熱絲會(huì)停止加熱達(dá)到溫度回落的目的。
4 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)
系統(tǒng)完整調(diào)試完畢后其溫度控制結(jié)果也相應(yīng)地，通過上位機(jī)顯示出來，如圖3所示。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：恒溫控制，單片機(jī)，硬件，AT89C2051
1. 系統(tǒng)硬件主電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)總電路圖包括了：電源電路、顯示電路、鍵盤電路、單片機(jī)等，具體的設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诟綀D中。
（1）電源電路
由于整個(gè)系統(tǒng)都是用單片機(jī)和各類芯片及電阻、電容組成的，其工作電壓為+5V，不需要負(fù)電壓，可應(yīng)用三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器的芯片7850。5V的輸出電壓和0.5A和1.0A的輸出電流，轉(zhuǎn)換成功率則分別為2.5W和5W。從分析和設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行來看，有功率集成芯片和在約2W和多個(gè)電阻和電容等器件的幾片，所以考慮整個(gè)系統(tǒng)的功率容量，78M05應(yīng)作為整個(gè)系統(tǒng)的電源芯片。
電源電路輸入電壓為交流220V，經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)變后其輸出電壓為9.5V，再進(jìn)行電流整流，通過四個(gè)二極管進(jìn)行全波整流，接電容C1、C2為濾波電容進(jìn)行濾波，電解電容需要有一定的容量，否則不能起到很好的濾波效果。本次設(shè)計(jì)電路中使用的電容為470uf，耐壓為25V。而78M05的輸出級(jí)接上兩個(gè)濾波電容，用來改變電源波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)造成的影響，可用容量為100uf耐壓為25V，再接入0.1？F電容器，就可以減少電源波動(dòng)影響并進(jìn)一步濾去紋波，可以很好地改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。不過此時(shí)產(chǎn)生了一個(gè)弊端：一旦78M05的輸入出現(xiàn)短路時(shí)，輸出端的大電容上存儲(chǔ)的電荷，將會(huì)由集成穩(wěn)壓器內(nèi)部放電，造成一定內(nèi)部電路的損壞，此時(shí)應(yīng)該在兩者之間接一個(gè)二極管，提供放電通路，對(duì)集成穩(wěn)壓器起到了一定的分流保護(hù)作用。
（2） 顯示電路
顯示電路采用了7段共陰數(shù)碼管掃描電路，節(jié)約了單片機(jī)的輸出端口，便于程序的編寫。
圖1 顯示電路圖
（3） 鍵盤電路
鍵盤輸入是系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)，本設(shè)計(jì)的鍵盤采用串行接口，由一個(gè)74HC164，其8個(gè)
圖2 鍵盤電路 圖3單片機(jī)電路引腳圖
輸出口作為矩陣鍵盤的列線，再由AT89C2051的P1.1、P1.2作為行線組成，為了降低干擾和影響，每根線上都加一個(gè)上拉電阻。整個(gè)鍵盤共設(shè)16個(gè)鍵，見圖1。
（4）單片機(jī)電路
其定義的數(shù)據(jù)格式如下表：
AT24C01智能卡是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗CMOS串行E2PROM，內(nèi)含128×8位存儲(chǔ)空間，工作電壓為（2.5～5.5V），具有擦寫次數(shù)大于10000次、寫入速度小于10ms等特點(diǎn)。而在系統(tǒng)中，采用AT24C01存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度，上限溫度和下限溫度。當(dāng)系統(tǒng)斷電再通電以后，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)讀出AT24C01中的保存值，根據(jù)其保存值進(jìn)行加熱，直到達(dá)到了設(shè)定的溫度。從而具備了斷電后再加熱的目的。實(shí)際電路的連接圖如圖4所示，電阻R7、R8為I2C的上拉電阻。
圖4 AT24C01接口 圖5 報(bào)警電路
（2） 報(bào)警電路
本設(shè)計(jì)系統(tǒng)為電路設(shè)置了兩路報(bào)警信號(hào)，為兩路紅色的發(fā)光二極管，當(dāng)系統(tǒng)超越上下限時(shí)或者輸入錯(cuò)誤時(shí)報(bào)警。
當(dāng)系統(tǒng)的溫度高于工作人員所設(shè)定的上限溫度或者低于所設(shè)定的下限溫度時(shí)，則系統(tǒng)報(bào)警燈（LED1）點(diǎn)亮，提示系統(tǒng)操作出現(xiàn)了越限報(bào)警，這時(shí)工作人員應(yīng)該注意是否有意外情況的發(fā)生。當(dāng)系統(tǒng)從低溫開始加熱，到達(dá)下限溫度之前系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)越限報(bào)警，而此時(shí)我們應(yīng)該忽略。
錯(cuò)誤輸入報(bào)警（LED2）主要是由于鍵盤引起的，當(dāng)用鍵盤設(shè)定溫度的恒定上、下限溫度時(shí)，如果工作人員沒有按要求的步驟進(jìn)行操作，就是所謂的錯(cuò)誤操作。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤操作時(shí)導(dǎo)致報(bào)警燈點(diǎn)亮，此時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行輸入檢查并更正輸入。
系統(tǒng)的越限報(bào)警和錯(cuò)誤輸入報(bào)警分別由P1.0和P1.5口引出，所接的電阻為限流電阻，防止因?yàn)殡娏鞯倪^大而引起的發(fā)光二極管燒毀。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：溫室大棚；無線傳輸；溫度的監(jiān)測；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部分、控制執(zhí)行部分、顯示及鍵盤系統(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物體接觸，來敏感被測物體溫度的變化，而后者是使溫度傳感器與待測物體離開一定的距離，檢測從待測物體放射出的紅外線，從而達(dá)到測溫的目的。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、開發(fā)簡便，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。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
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作者簡介
肖勤，邵陽學(xué)院魏源國際學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生。
關(guān)鍵詞：PIC16F877單片機(jī)，LM35溫度控制
傳統(tǒng)的溫度檢測控制電路大多以熱敏電阻作為溫度傳感器，但熱敏電阻的可靠性較差，測量溫度準(zhǔn)確率低，而且還必須經(jīng)過專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能由單片機(jī)進(jìn)行處理。本文的溫度檢測控制電路，硬件接線簡單，測量精度高，抗干擾能力強(qiáng)，溫度測量范圍廣泛，誤差很小。作為一個(gè)鍵盤.顯示.數(shù)據(jù)采集及控制的通用模塊，可以用于其他溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
1.PIC16F877單片機(jī)原理
金屬鉑電阻具有性能穩(wěn)定.精度高.溫度系數(shù)大.易于線性化處理等一系列優(yōu)點(diǎn)，使得應(yīng)用鉑電阻作為溫度傳感器和系統(tǒng)，其模擬量輸入通道設(shè)計(jì)起來比較簡單，其線性化處理原理和過程均已成熟。再采用PIC16F877這類單片機(jī)實(shí)施最優(yōu)化控制算法和模糊控制算法，通過雙向可控硅移相輸出控制系統(tǒng)的升溫過程，可實(shí)現(xiàn)超調(diào)量小.控溫精度高的控制要求；另外，通過PIC16F877單片機(jī)所提供的中斷資源.CCP模塊和定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊的相互配合，可以方便的為系統(tǒng)提供其他的實(shí)用功能。系統(tǒng)總體架構(gòu)按照功能的不同可以分為六大功能模塊：模擬量輸入部分.控制及數(shù)據(jù)處理部分.中斷式鍵盤輸入部分.過零檢測中斷輸入.LED實(shí)時(shí)顯示部分.雙向可控硅輸出控制部分。
2.設(shè)計(jì)思路
2.1 PIC單片機(jī)PICl6F877PICl6F877
是美國微芯公司的一款中端產(chǎn)品，它的程序存儲(chǔ)器是Flash型的，內(nèi)置了EEPROM，而且這個(gè)EEPROM存取并不是使用通信模式，而是以存儲(chǔ)器映像寄存器的方式來控制存取的，使用更加方便。在A／D轉(zhuǎn)換方面，分辨率提高到了10bit，而SSP模塊是完整的MSSP，它的好處就是支持通信模式下作為主控制器件時(shí)的硬件控制能力，而且其片內(nèi)集成了AD采集模塊，可以對(duì)溫度傳感器采集到的信號(hào)直接進(jìn)行采樣，從而計(jì)算出溫度值。
2.2溫度傳感器LM35LM35
是目前市場上常用的一種溫度傳感器，這種溫度傳感器使用簡單.價(jià)格低廉而且性能穩(wěn)定，它直接將溫度值轉(zhuǎn)換為電壓值。該傳感器在25°C時(shí)的輸出電壓為0.25V，隨著溫度的升高，輸出電壓與溫度成線性關(guān)系，因此，可以根據(jù)得到的電壓值計(jì)算出溫度。LM35的主要技術(shù)指標(biāo)如下：（1）比例因子：10mv/℃（2）精度：0.5℃（3）測量范圍：-55°C～150℃（4）工作電壓：4v～30v（5）非線性度：±0.25℃用戶可以根據(jù)需要選擇不同的LM35的封裝形式。LM35直接將溫度轉(zhuǎn)換為電壓輸出。
2.3硬件電路設(shè)計(jì)
測試的過程中，采用一路PIC單片機(jī)的片上ADC模塊采集LM35輸出的電壓值。由于溫度信號(hào)屬于緩變信號(hào)，信號(hào)的變化慢，因此，PIC單片機(jī)的A/D可以滿足采樣率的要求。單片機(jī)復(fù)位后，每隔一段時(shí)間對(duì)LM35的電壓輸出端采樣一次，然后根據(jù)采集得到的電壓計(jì)算出溫度值判斷溫度是否超過設(shè)定的值。如果超出設(shè)定值則燈點(diǎn)亮，否則燈是熄滅的。系統(tǒng)的硬件電路原理圖如下圖1所示，其中包含以下幾個(gè)部分：振蕩電路.復(fù)位電路.PIC單片機(jī)及顯示電路。
圖1系統(tǒng)的硬件電路原理圖
3.程序設(shè)計(jì)
程序的流程圖如下圖2所示，先進(jìn)行鍵盤掃描程序的檢測半段是否有鍵按下，沒有的話執(zhí)行鍵盤顯示程序；如果有的話則進(jìn)行AD采樣，將采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，然后是顯示，再調(diào)判斷，將采集得到的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的溫度值所對(duì)應(yīng)的電壓值比較，確定燈是應(yīng)該點(diǎn)亮還是熄滅。
圖2程序流程圖
4.結(jié)束語
本文介紹的是一個(gè)簡單的溫度報(bào)警裝置，以PIC16F877單片機(jī)為核心，采用溫度傳感器LM35檢測出環(huán)境溫度，用單片機(jī)的片上ADC模塊對(duì)其進(jìn)行采樣，計(jì)算出溫度值，然后將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷褐担绻麥囟瘸^設(shè)定的溫度值，燈點(diǎn)亮，如果溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)，則燈不會(huì)點(diǎn)亮。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：單片機(jī) 溫度檢測 模糊控制 溫度控制
中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）09-0015-02
溫度是生產(chǎn)中最基本的物理量，是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)。無論在電力、冶金、機(jī)械制造領(lǐng)域，還是造紙、化工及食品加工等領(lǐng)域，對(duì)溫度的測量和控制都有著特別重要的意義。在實(shí)際測量和控制中，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)所測溫度進(jìn)行精確的控制，是當(dāng)前溫控系統(tǒng)迫切需要解決的重要問題之一。采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，具有控制方便、使用簡單和靈活性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且還可以大幅度地提高并滿足被控溫度的技術(shù)指標(biāo)要求，從而對(duì)安全生產(chǎn)、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提升起到極大作用。因此，基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)在處理工業(yè)生產(chǎn)中的溫控問題具有很好的應(yīng)用前景。
1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，構(gòu)成一個(gè)集溫度采集、處理、溫度控制和顯示的溫度測控系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
利用溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后對(duì)采集到的溫度高低進(jìn)行判斷和顯示。數(shù)字溫度傳感器DS18B20測溫范圍為-55～125℃，固有測溫誤差為0.5℃，因此它不僅能對(duì)溫度進(jìn)行有效地測量，且可以對(duì)所需要控制的溫度進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)置。再者，單片機(jī)只需提供一根端口線就能與諸多DS18B20通信，現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，可大大提高系統(tǒng)的抗干擾性。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)。
1.1 主控部分
STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能的51內(nèi)核的CMOS 8位微控制器。它對(duì)經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核進(jìn)行了改進(jìn)使其具有傳統(tǒng)51單片機(jī)所不具備的功能。擁有靈巧的8位CPU和在線編程功能，能夠?yàn)樵S多復(fù)雜的控制應(yīng)用系統(tǒng)提供非常有效、靈活的解決方案，并且價(jià)格十分低廉，因此本文選擇使用STC89C52單片機(jī)為系統(tǒng)的主控制器，實(shí)現(xiàn)溫度值的設(shè)定和溫度反饋值的采集，并據(jù)此調(diào)節(jié)I/O的輸出來控制溫度的值。
1.2 溫度采集部分
DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)進(jìn)行串行通信時(shí)，僅需單片機(jī)提供一根I/O口線就可實(shí)現(xiàn)通信，從而簡化了邏輯電路。此外，當(dāng)使用一根I/O線通信時(shí)，其電源電壓是以寄生方式供電的，因此，只需要將其電源（VDD）和地線（GND）端接地即可[1]。通過讀DS18B20內(nèi)部溫度數(shù)字計(jì)數(shù)器并進(jìn)行有關(guān)計(jì)數(shù)換算，可獲得0.05℃～0.1℃的精度，每個(gè)DS18B20都有一個(gè)在ROM中的64位各自獨(dú)有的芯片序列號(hào)，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的檢測。因此，利用DS18B20作為遠(yuǎn)距離的溫度傳感器，完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。
1.3 鍵盤與顯示電路
當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位后，會(huì)自動(dòng)讀取保存在存儲(chǔ)器中默認(rèn)的溫度值，并對(duì)輸出溫度進(jìn)行控制，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要通過按鍵對(duì)存儲(chǔ)器中的溫度值進(jìn)行修改，本系統(tǒng)采用4個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)設(shè)定時(shí)間、溫度上下限的設(shè)置和參數(shù)保存返回。本系統(tǒng)采用技術(shù)成熟價(jià)格低廉的1602液晶作為輸出顯示器，可分兩行顯示，每行16個(gè)字符。
1.4 溫度控制部分
本系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，工作原理是溫度傳感器按照設(shè)定周期對(duì)溫度進(jìn)行采集，送到單片機(jī)通過控制算法算出控制量，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為模擬量后，輸入到溫度模糊控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。圖2是以模糊控制器為核心的溫度控制系統(tǒng)原理框圖[2]，溫度傳感器檢測過程變量y，計(jì)算誤差e和控制變量u，通過D/A變換后輸出到溫度控制器，使y穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。
2 溫度的模糊控制[3]
將最優(yōu)模糊推理方法應(yīng)用于模糊PID控制，使得最優(yōu)模糊推理與傳統(tǒng)的PID控制相結(jié)合。PID控制作為最常用的控制器，有其它控制器形式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，一是結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高；二是控制精度大大提高；三是算法成熟，資源豐富。PID的比例算法用來控制當(dāng)前誤差值，積分算法可以控制過去的誤差值，導(dǎo)數(shù)能夠體現(xiàn)下一步誤差信息的趨勢。簡單來說，PID控制器能夠反映誤差過去、現(xiàn)在和將來的信息。
3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)軟件由主程序、實(shí)時(shí)溫度采集程序、液晶顯示程序、溫度控制程序、Flash ROM存儲(chǔ)與讀寫程序、鍵盤掃描程序等組成。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
4.1 系統(tǒng)溫度采集實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)的主要目的是對(duì)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)的溫度進(jìn)行精確控制，3個(gè)溫度傳感器DS18B20隨機(jī)放置在實(shí)驗(yàn)箱體內(nèi)側(cè)，為了便于較快收集到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)置采集數(shù)據(jù)的頻率為20秒，從而可以達(dá)到30秒更新一次數(shù)據(jù)，采集到的溫度數(shù)據(jù)通過液晶顯示。記錄14次液晶顯示的溫度數(shù)據(jù)，如表1所示。
為了證明本實(shí)驗(yàn)的可靠性，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中溫度的準(zhǔn)確性，購買了兩支高精度溫度計(jì)放置于實(shí)驗(yàn)箱中，每20秒鐘記錄一次數(shù)據(jù)，表2為人工測量的溫度值。
將表1的系統(tǒng)采集溫度數(shù)據(jù)與表2的人工所測溫度值對(duì)比分析可知，本系統(tǒng)溫度控制的同比偏差小于0.1℃，溫控精度很高，控制精度完全能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)控溫要求。
4.2 系統(tǒng)溫度控制實(shí)驗(yàn)
設(shè)置好實(shí)驗(yàn)性溫度參數(shù)為28.7℃，觀察發(fā)現(xiàn)9分鐘后，溫控系統(tǒng)穩(wěn)定至設(shè)定溫度值。以28.7℃為標(biāo)準(zhǔn)值，溫控系統(tǒng)穩(wěn)定工作后，溫度變化范圍為±0.1℃。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本溫度控制系統(tǒng)響應(yīng)速度較快，超調(diào)量和穩(wěn)定工作點(diǎn)都達(dá)到了最初設(shè)計(jì)目標(biāo)，能夠達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)溫度控制的要求。
5 結(jié)語
基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，不僅能夠?qū)囟冗M(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，還能根據(jù)設(shè)定溫度值來調(diào)整控制溫度。本文提出了一種基于單片機(jī)的遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)，以單片機(jī)為控制核心完成對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)箱的溫度測控任務(wù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)的溫度信號(hào)進(jìn)行采集與處理，利用最優(yōu)模糊PID控制器對(duì)箱內(nèi)溫度進(jìn)行控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)溫度模糊控制精度高、具有較高的穩(wěn)定性、操作簡單等特點(diǎn)，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)中的溫度控制要求，具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
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關(guān)鍵詞：溫度控制器 單片機(jī) 傳感器
中圖分類號(hào)：TP272 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）11-0006-01
家用壁掛爐室內(nèi)溫度控制器是現(xiàn)代家庭中常用溫控器，使用該產(chǎn)品可以讓室內(nèi)的溫度值按照使用者的意愿進(jìn)行修改，以使使用者感到身心舒適，該技術(shù)的研究具有一定的實(shí)際使用意義。該設(shè)計(jì)實(shí)用性強(qiáng)，不僅能鞏固所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，而且成本相對(duì)于現(xiàn)有產(chǎn)品較低。該設(shè)計(jì)用成本較低的DS18B20溫度傳感器讀取溫度值、使用傳統(tǒng)的51系列單片機(jī)對(duì)實(shí)際生活中的壁掛爐的水溫的控制以達(dá)到使用者的需求。該設(shè)計(jì)電路比較簡單、性價(jià)比較高、水溫控制靈活、實(shí)用性強(qiáng)；依此設(shè)計(jì)的溫控器能很靈活地控制市面上不同的燃?xì)獗趻鞝t，具有良好的市場應(yīng)用前景。
1 控制器的設(shè)計(jì)要求
該設(shè)計(jì)使用液晶顯示器顯示使用者設(shè)定溫度值的和硬件實(shí)際測量得出的水溫；在現(xiàn)有產(chǎn)品中的壁掛爐并自己不能很好地調(diào)節(jié)水的溫度，能夠控制的水的溫度在35°～85°左右，這個(gè)溫度范圍雖然較大，但是并不能滿足人們實(shí)際生活要求，必須要另外加以其他的控制器來輔助控制水溫。這次設(shè)計(jì)的家用壁掛爐室內(nèi)溫度控制器就是準(zhǔn)備解決這個(gè)問題的主要配件，首先DS18B20溫度傳感器檢測當(dāng)前室內(nèi)的溫度并送到單片機(jī)中與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)過單片的處理后，如果當(dāng)前室內(nèi)溫度值小于使用者預(yù)設(shè)溫度，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)控制機(jī)構(gòu)讓火花塞點(diǎn)火火，加熱壁掛爐中的水，直至室內(nèi)溫度大于或等于預(yù)設(shè)溫度。
2 設(shè)計(jì)的思路和方法
設(shè)計(jì)的家用壁掛爐室內(nèi)溫度控制器是以AT89C52單片機(jī)為核心具有調(diào)節(jié)溫度、液晶顯示功能、能調(diào)節(jié)出想要的水溫，并且能滿足用戶的需求。首先利用單片機(jī)的接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)壁掛爐對(duì)室內(nèi)各種溫度參數(shù)的采集，然后單片機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)加以比較以此來驅(qū)動(dòng)壁掛爐進(jìn)行工作調(diào)溫，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的控制和調(diào)節(jié)。硬件方面包括對(duì)溫度的測量，電路設(shè)計(jì)及加熱器的通斷設(shè)計(jì)，信號(hào)處理判斷，各個(gè)控制部件的選擇及溫度設(shè)置設(shè)計(jì)等。軟件方面，根據(jù)系統(tǒng)的硬件配置和功能來編制相對(duì)應(yīng)軟件及溫度測量和校正算法。
3 溫控器工作原理和硬件電路
家用壁掛爐溫度控制器用于控制壁掛爐制熱系統(tǒng)。其工作原理是溫控器上的溫度傳感器把測得溫度以電信號(hào)傳到單片機(jī)，通過檢測房間內(nèi)溫度和設(shè)定溫度進(jìn)行比較，如果實(shí)際溫度小于設(shè)定溫度，單片機(jī)發(fā)出電信號(hào)，通過輸出電路控制相應(yīng)的繼電器進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，輸出控制壁掛爐制熱系統(tǒng)的啟停。目前市面上的溫控器很多，最常見的有三種：一種為手動(dòng)機(jī)械膜盒式的、第二種液晶可編程型的，第三種就是無線型溫控器，本設(shè)計(jì)用單片機(jī)AT59C52和溫度傳感DS18B20為主要核心部件設(shè)計(jì)家用壁掛爐室內(nèi)溫度控制器。
以AT89C52單片機(jī)為核心的溫控器，讀取溫度靠新型單總線接口方式的DS18B20數(shù)字溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)，雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路MOC3041和雙向可控硅TLC336A組成輸出控制通道，還有鍵盤和顯示電路，其工作原理框圖如圖1所示：
加熱絲輸出電路采用可控硅MOC3041組成晶閘管觸發(fā)電路，隔離了強(qiáng)電和弱電實(shí)現(xiàn)了弱電對(duì)強(qiáng)電的控制。當(dāng)AT89C52單片機(jī)的P0.5口輸出為低電平時(shí)，集成可控硅驅(qū)動(dòng)器件MOC3041內(nèi)部導(dǎo)通，T1的G端出現(xiàn)同步觸發(fā)脈沖，控制可控硅導(dǎo)通并且接通升壓點(diǎn)火電路的工作電源。交流220V電壓經(jīng)T進(jìn)行升壓、VD2～VD5進(jìn)行整流后，通過R2對(duì)C6充電。當(dāng)C6兩端電壓達(dá)到放電管的擊穿電壓時(shí)，放電管放電擊穿，C6上所儲(chǔ)存的電能經(jīng)放電管和電感線圈L加至火花塞上，通過火花塞產(chǎn)生放電火花，將天燃?xì)恻c(diǎn)燃。同時(shí)通電延時(shí)型繼電器的KT線圈得電，KT延時(shí)斷開觸點(diǎn)開始延時(shí)，30s后，KT觸點(diǎn)斷開，將升壓點(diǎn)火電路的工作電源切斷。
4 單片機(jī)主程序的設(shè)計(jì)
主程序首先對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位與檢測，如果DS18B20存在，則往下執(zhí)行，否則返回。往下則依次執(zhí)行DS18B20溫度轉(zhuǎn)換命令，DS18B20讀取溫 度命令，單片機(jī)讀溫度命令，對(duì)溫度進(jìn)行整合與比較，如果大于或等于則轉(zhuǎn)入加熱程序?qū)λM(jìn)行加熱。鍵盤是4*4的鍵盤，先從P1口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從P1口的低四位讀取鍵盤狀態(tài)。再從P1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來就可以得到當(dāng)前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個(gè)鍵的特征編碼。
5 結(jié)語
通過測試本系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確控制壁掛爐使室內(nèi)溫度溫度到恒定，采用數(shù)字化控制精度達(dá)到±1°，遠(yuǎn)高于現(xiàn)在市面上有很多壁掛爐的溫度控制系統(tǒng)。輸出電路方面采用可控硅作為控制期間，實(shí)現(xiàn)了弱電對(duì)強(qiáng)電的無觸電控制，增加了控制電路的安全性和使用壽命。
參考文獻(xiàn)
[1]呂俊亞.一種基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)仿真，2012（7）.
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)倉庫的溫度調(diào)節(jié)排氣扇的轉(zhuǎn)速從而達(dá)到控制倉庫溫度的作用。同時(shí)本系統(tǒng)還要實(shí)現(xiàn)用數(shù)碼管顯示倉庫溫度，當(dāng)倉庫溫度達(dá)到報(bào)警溫度時(shí)系統(tǒng)報(bào)警和繼電器控制電機(jī)啟動(dòng)的功能，方便工作人員對(duì)倉庫的溫度和情況進(jìn)行監(jiān)控。設(shè)計(jì)中利用數(shù)字測溫計(jì)DS18B20測溫、用市場上常見的AT89C2051單片機(jī)作為控制器、采用易于和數(shù)字系統(tǒng)連接的繼電器控制電機(jī)動(dòng)作。整個(gè)系統(tǒng)采用的都是數(shù)字芯片，因此系統(tǒng)工作穩(wěn)定，升級(jí)維護(hù)方便。
關(guān)鍵詞：DS18B20；單片機(jī)AT89S52；溫度控制；
Abstract: with the rapid development of digital technology, microcontroller in social fields has been widely used, due to the digital system have the advantage of simulation system is not as strong anti-interference, facilitate and PC connected, system to upgrade maintenance, so the digital control system is more suited for warehouse temperature control system design.
The main content of this design is according to the warehouse temperature adjust exhaust fan speed so as to achieve control role of temperature in the warehouse. At the same time the system implemented with a digital pipe display the warehouse temperature, when the alarm temperature is reached when the warehouse temperature system and relay control of motor start alarm function, convenient staff to monitor the temperature and condition of the warehouse. Used in the design of digital thermometer DS18B20 temperature measurement, using common on the market of AT89C2051 single-chip microcomputer as the controller, using easily and the digital system connection relay control motor action. The whole system adopts are digital chip, so the system work stable, maintenance is convenient.
Key words: DS18B20; Single-chip microcomputer AT89S52 devices; Temperature control;
中圖分類號(hào)： S379.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013)
第一章 溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
該倉庫溫度控制系統(tǒng)主要是利用集成溫度傳感器DS18B20來測量倉庫內(nèi)的溫度，將測量的數(shù)據(jù)讀取到單片機(jī)并與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果通過繼電器來控制排風(fēng)扇電機(jī)是否啟動(dòng)，以此來控制倉庫內(nèi)溫度。
1.1系統(tǒng)工作原理
控制系統(tǒng)一般可以分為四個(gè)部分：
1.控制器：它是各類控制系統(tǒng)的核心部分，由AT89C2051來實(shí)現(xiàn)控制器的作用。
2.執(zhí)行結(jié)構(gòu)：本設(shè)計(jì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為直流電機(jī)。
3.被控對(duì)象：本設(shè)計(jì)的被控對(duì)象是倉庫。
4.檢測變送裝置：檢測變送裝置是集成溫度傳感器DS18B20 。
系統(tǒng)原理框圖如圖1-1所示。
圖1-1 系統(tǒng)原理框圖
本系統(tǒng)將倉庫內(nèi)需要保持的正常溫度對(duì)應(yīng)的電壓量作為給定量，將集成溫度傳感器DS18B20檢測到的倉庫內(nèi)溫度對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，在與給定量進(jìn)行比較后的差值送入控制器，然后通過繼電器控制直流電機(jī)是否啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，以達(dá)到控制倉庫內(nèi)溫度的目的。
本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，整個(gè)系統(tǒng)由五大模塊組成，分別是繼電器控制模塊、電機(jī)模塊、測溫模塊、顯示模塊、單片機(jī)控制模塊。
各個(gè)模塊之間的關(guān)系如圖1-2所示。本設(shè)計(jì)的工作原理是，首先由測溫電路實(shí)時(shí)測量倉庫內(nèi)的溫度，再利用單片機(jī)將此溫度儲(chǔ)存起來：一方面?zhèn)鹘o數(shù)碼管，由0.56寸的三位共陽極數(shù)碼管顯示溫度值；另一方面要對(duì)測量的溫度值和預(yù)先設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較。如設(shè)定報(bào)警的溫度為20ºC，則當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到21ºC時(shí)，報(bào)警發(fā)光二極管發(fā)光，同時(shí)繼電器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，降低倉庫溫度。如果不需要對(duì)溫度控制（報(bào)警），可以將報(bào)警溫度值設(shè)置高些。如果控制的是某局部的溫度，可將DS18B20用引線引出，但距離不宜過大，注意其引腳絕緣。設(shè)計(jì)中為了使工作人員更好的操作系統(tǒng)，設(shè)置了工作狀態(tài)指示燈，AN1、AN2和AN3鍵供操作人員來查看和設(shè)定上限溫度值。
圖1-2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
1.2 AT89C2051單片機(jī)
AT89C2051是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能8位單片機(jī)，片內(nèi)含2K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和128 bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C2051單片機(jī)在電子類產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用[[
第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 測溫電路模塊
在本設(shè)計(jì)中，由于使用了數(shù)字芯片，為了使測溫電路的接口簡單化，所以測溫器件采用了單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，不需要專用A/D轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)溫度量由模擬量到數(shù)字量的變換，并可與單片機(jī)直接連接。
為了滿足大型工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)目標(biāo)，需要及時(shí)對(duì)單片機(jī)電池系統(tǒng)進(jìn)行檢測，以便發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的故障，在檢測的過程中，要采用單片機(jī)做主控單元，利用主控功能對(duì)溫度開始檢測和采集數(shù)據(jù)，主要介紹單片機(jī)在鋰離子蓄電池充放電過程中溫度檢測的應(yīng)用，并結(jié)合電壓發(fā)電流對(duì)溫度控制影響，從溫度控制的模塊中，找到系統(tǒng)的工作原理，并根據(jù)具體的要求編寫了適合本設(shè)計(jì)的軟件程序。基于此，本文探討了基于單片機(jī)技術(shù)的電池檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】單片機(jī)技術(shù) 電池檢測系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)
隨著我國綜合經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)高科技技術(shù)的需求越來越大，為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的控制生產(chǎn)模式，技術(shù)人員逐漸加大了對(duì)技術(shù)研發(fā)的力度，形成了集中測控系統(tǒng)、過程控制、機(jī)電一體化設(shè)備為一體的單片機(jī)技術(shù)。工業(yè)企業(yè)的不斷發(fā)展，使得傳統(tǒng)的單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)和加工的需求，電池檢測系統(tǒng)也不能根據(jù)溫度、電壓、電流的變化，掌握到技術(shù)應(yīng)用的技巧。所以要通過實(shí)時(shí)在線監(jiān)視、檢測、數(shù)據(jù)采集等處理的過程，來設(shè)計(jì)檢測系統(tǒng)，使檢測系統(tǒng)可以根據(jù)單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用情況，明確系統(tǒng)完善的方式。
1 單片機(jī)電池檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
1.1 電量的檢測
當(dāng)單片機(jī)檢測到一個(gè)電池電量時(shí)，要求技術(shù)人員要通過檢測鋰離子蓄電池充放電回路的電流，進(jìn)而明確電池組的端電壓，在鋰離子蓄電池組充放電回路中放入一個(gè)阻值很小的電阻，確保電阻的阻值不會(huì)影響到電池組的端電壓，當(dāng)為電池組充電的過程中，電壓值為負(fù)；放電時(shí)，電壓值為正，并把這個(gè)電壓作為電路的輸入電壓。通過這種電量檢測的方法，可以更加準(zhǔn)確的了解到電池組的實(shí)際運(yùn)行情況，以及兩端的端電壓，技術(shù)人員也可以根據(jù)檢測的結(jié)果，制定出系統(tǒng)優(yōu)化的方案。
1.2 電量的轉(zhuǎn)換
在電量轉(zhuǎn)換的過程中，需要組成一個(gè)運(yùn)算電路，并要確保電路兩端有輸入的電壓，一個(gè)作用是降低電阻上的電壓，另外一個(gè)是穩(wěn)定系統(tǒng)的電壓值。這種雙重的控制方式，可以更加真實(shí)的反映出電池組的實(shí)際溫度。電量轉(zhuǎn)換的過程會(huì)涉及到很大的輸入電壓，所以技術(shù)人員要合理控制好電壓的流量，最大程度的保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行，運(yùn)算結(jié)束后需要把A/D轉(zhuǎn)換器直接接到單片機(jī)上，利用轉(zhuǎn)化器的接口實(shí)現(xiàn)電壓的控制，同時(shí)A/D轉(zhuǎn)換器也要將輸入的電壓模式轉(zhuǎn)換成模擬的數(shù)字電壓量。轉(zhuǎn)換之后的模擬信號(hào)量會(huì)在LED燈的作用下，顯示出來，這個(gè)過程的結(jié)束，說明電量已經(jīng)成功完成轉(zhuǎn)換的過程，得到的數(shù)據(jù)也是真實(shí)、可靠的，技術(shù)人員可以根據(jù)數(shù)據(jù)顯示的內(nèi)容，去調(diào)整系統(tǒng)的工作形式。
1.3 溫度控制電路設(shè)計(jì)
根據(jù)單片機(jī)技術(shù)的電池溫度檢測目標(biāo)，在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，通過溫度控制電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，來及時(shí)的檢測電路的運(yùn)行情況，以及掌握到溫度變化的規(guī)律。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，要通過單片集成兩端的溫度傳感器檢測溫度的變化，首先，控制水溫在0-100度之間，驅(qū)動(dòng)電壓在4-30V之間，電量轉(zhuǎn)換的形式為電壓型，這種溫度設(shè)計(jì)的電路要求技術(shù)人員要嚴(yán)格控制電壓和電量，既要保障電路的順利運(yùn)行，又要提高溫度控制的能力。
1.4 溫度報(bào)警電路設(shè)計(jì)
根據(jù)多路溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行要求，進(jìn)行溫度報(bào)警電路的設(shè)計(jì)，單片機(jī)的中央處理器負(fù)責(zé)運(yùn)算和操作控制，主要包括報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)算器和控制器，這種溫度報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以滿足系統(tǒng)檢測的需求。溫度報(bào)警的功能就是及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)電壓和電流的變化規(guī)律，在電壓和電流的含量影響到系統(tǒng)的安全時(shí)，要及時(shí)發(fā)出警報(bào)，使技術(shù)人員可以了解到系統(tǒng)存在的故障，進(jìn)而停止電池檢測系統(tǒng)的運(yùn)行，避免系統(tǒng)硬件設(shè)施的損壞。
2 單片機(jī)電池檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
2.1 溫度采集模塊設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)溫度采集數(shù)據(jù)模塊時(shí)，要利用數(shù)據(jù)模擬量的范圍，來確定溫度變化的區(qū)間，溫度采集模塊的設(shè)計(jì)，要滿足電量轉(zhuǎn)換和顯示的需求，因此，技術(shù)人員需要根據(jù)實(shí)際的檢測系統(tǒng)形式，設(shè)置出數(shù)字量轉(zhuǎn)換的環(huán)境和空間，使其可以滿足單片機(jī)控制的要求。單片機(jī)技術(shù)的控制形式會(huì)影響到溫度采集的數(shù)據(jù)，所以為了提高數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，并通過溫度采集的過程，利用中斷方式來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)而使單片機(jī)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及存儲(chǔ)。
2.2 數(shù)字濾波程序設(shè)計(jì)
在單片機(jī)技術(shù)的電池檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的過程中，數(shù)字濾波程序的設(shè)計(jì)就是為了彰顯出程序的高精度性和抗干擾性，使其可以有效的提高檢測效率。系統(tǒng)程序會(huì)根據(jù)干擾信號(hào)的頻率特征，確定系統(tǒng)的通頻帶，并融入到數(shù)學(xué)模型中去分析，制定出濾波程序的線性離散方程。根據(jù)對(duì)方程的計(jì)算可以明確程序監(jiān)控的效果，也可以更加真實(shí)的反映出檢測到的溫度變化規(guī)律，單片機(jī)的技術(shù)也可以很好的融入到數(shù)字濾波系統(tǒng)中。
2.3 溫度顯示模塊設(shè)計(jì)
溫度顯示模塊的軟件程序設(shè)計(jì)，要能與LED控制系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，通過軟件程序的功能可以對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集和處理，同時(shí)LED燈會(huì)把相應(yīng)的溫度變化內(nèi)容，顯示出來。這種技術(shù)控制的效果，可以真實(shí)、快速的顯示出溫度變化的情況，同時(shí)也可以體現(xiàn)出程序高效的工作效率。單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也可以提高溫度控制能力，使其可以在LED燈上，顯示出具體的變化過程，顯示模塊的設(shè)計(jì)要求技術(shù)人員要時(shí)刻掌握顯示的內(nèi)容，進(jìn)而分析電池檢測系統(tǒng)的電量轉(zhuǎn)換形式。
2.4 鍵盤模塊設(shè)計(jì)
在檢測時(shí)，單片機(jī)會(huì)通過中斷式掃描的方式對(duì)鍵盤輸入的信號(hào)進(jìn)行采集，所以在信息數(shù)據(jù)輸入的過程中，技術(shù)人員一定要保障數(shù)據(jù)信息的完整性和真實(shí)性，使其可以明確體現(xiàn)出電池溫度變化的情況。中斷信號(hào)作為直接的控制系統(tǒng)，當(dāng)鍵盤被按下時(shí)，單片機(jī)的外部中斷信號(hào)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)，技術(shù)人員可以根據(jù)低電平信號(hào)的類型判斷出檢測系統(tǒng)的電壓和電量，進(jìn)而使單片機(jī)可以進(jìn)入到中斷服務(wù)程序中，以便更準(zhǔn)確的掌握到檢測系統(tǒng)的工作效率。
3 總結(jié)
綜上所述，單片機(jī)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，使電池檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)成為了可能。本文分別從硬件與軟件兩方面探討了一種基于單片機(jī)技術(shù)的電池檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以期能夠?yàn)榛趩纹瑱C(jī)的電池檢測系統(tǒng)的進(jìn)一步完善提供參考。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：單片機(jī)溫度檢測溫度控制
Abstract: the single chip microcomputer with small size, the function is strong, the cost is low, the wide application advantages, such as, say, intelligent control and automatic control is the core of the single chip microcomputer. At present, a study and application of the climax of the single chip microcomputer in the whole society large-scale rise. The most effective method of learning single chip microcomputer is both theory and practice, this paper mainly discusses with the single chip processor as the foundation, in cars respectively temperature control system and the liquid containers temperature control system as an example, this paper expounds the application of microcomputer in the temperature control system principle.
Keywords: single chip microcomputer temperature testing temperature control
中圖分類號(hào)：S624.4+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
1．引言
目前國內(nèi)外的溫度控制方式越來越趨向于智能化，溫度測量首先是由溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)的。測溫儀器由溫度傳感器和信號(hào)處理兩部分組成。溫度測量的過程就是通過溫度傳感器將被測對(duì)象的溫度值轉(zhuǎn)換成電的或其它形式的信號(hào),傳遞給信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來。溫度傳感器隨著溫度變化而引起變化的物理參數(shù)有: 膨脹、電阻、電容、熱電動(dòng)勢,磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,新型溫度傳感器還會(huì)不斷出現(xiàn),目前,國內(nèi)外通用的溫度傳感器及測溫儀大致有以下幾種: 熱膨脹式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱電偶、輻射式測溫儀表、石英溫度傳感器測溫儀。
2.溫度檢測的主要方法
溫度的測量方法多采用集成的半導(dǎo)體模擬溫度傳感器，傳感器輸出的電壓或電流與溫度在一定范圍呈線性關(guān)系。通過放大，采樣得到被測量。另一種溫度測量方法是使用熱電偶，其測量精度較高，但測試過程復(fù)雜，測量時(shí)間長，而且采用電橋測量的系統(tǒng)抗干擾能力較差，誤差較大。隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展
，新型的數(shù)字化溫度傳感器其精度、穩(wěn)定性、可靠性及抗干擾能力都優(yōu)于模擬的溫度傳感器。數(shù)字溫度傳感器也越來越的到廣泛的應(yīng)用。
溫度檢測的方法根據(jù)敏感元件和被測介質(zhì)接觸與否，可以分為接觸式與非接觸式兩大類。接觸式檢測的方法主要包括基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測儀表；基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測儀表。非接觸式檢測方法是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)物體的溫度進(jìn)行檢測，主要有亮度法、全輻射法和比色法等。接觸式測溫是使測溫敏感元件與被測介質(zhì)接觸，當(dāng)被測介質(zhì)與感溫元件達(dá)到熱平衡時(shí)，感溫元件與被測介質(zhì)的溫度相等。這類傳感器結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)格低、應(yīng)用十分廣泛，因此，本方案采用接觸式測溫法，選用相關(guān)類型的傳感器。
由單片機(jī)組成的溫度測控系統(tǒng),通過在單片機(jī)外部添加各種接口電路，可構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度控制對(duì)象的溫度的顯示和控制。同時(shí)也能根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)多路巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警及記錄,對(duì)各個(gè)參數(shù)以一定的周期進(jìn)行檢查和測量,檢測的結(jié)果經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后再進(jìn)行顯示、打印和報(bào)警,以提醒操作人員注意或直接用于生產(chǎn)控制。
3．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。以下簡單分析了單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程及實(shí)現(xiàn)方法。現(xiàn)場溫度經(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繼電器控制加熱設(shè)備完成溫度的控制。本系統(tǒng)的測溫范圍為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，依次類推通過第二個(gè)按鍵完成最高溫度的設(shè)置。然后溫度檢測系統(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。
3.1硬件系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用ATMEL公司的AT89系列單片機(jī)中的AT89C52，AT89C52單片機(jī)是一種新型的低功耗、高性能且內(nèi)含8K字節(jié)閃電存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS一51指令系列和引腳完全兼容。有超強(qiáng)的加密功能，其片內(nèi)閃電存儲(chǔ)器的編程與擦除完全用電實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，編程／擦除速度快。AT89C52芯片內(nèi)部有6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷INTO和INT1．三個(gè)定時(shí)器中斷(定時(shí)器0，1，2)和一個(gè)串行口中斷。在本系統(tǒng)中涉及到AT89C52芯片的中斷源有五個(gè)：分別是外部中斷INT1，定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0，T1和T2以及串行口中斷。本測控系統(tǒng)采用電平激活方式，也即是INT1=0；一旦INT1引腳的采樣值為低電平，則TCON寄對(duì)于定時(shí)器TO和Tl，通過寄存器TMOD，TCON來控制和選擇定時(shí)／計(jì)數(shù)器的功能和操作模式。這些寄存器的內(nèi)容靠軟件設(shè)置，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，寄存器的所有位都被清零。而T2的工作是靠對(duì)T2CON寄存器進(jìn)行軟件設(shè)置而定義的。本系統(tǒng)采用定時(shí)TO來計(jì)算車廂溫度采集的時(shí)間間隔，設(shè)置為工作方式1，即l6位計(jì)數(shù)定時(shí)方式：定時(shí)Tl作波特率發(fā)生器使用，選擇在工作方式2，即8位自動(dòng)加載方式；定時(shí)器T2用于確定混合風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)輸入脈沖的頻率，設(shè)置位l6位常數(shù)自動(dòng)重裝人的工作方式。
當(dāng)采用12MHz的晶振時(shí)，計(jì)數(shù)速率為lMHz．微機(jī)串口通常采用RS232電平，而單片機(jī)串口是1TrL電平，二者不兼容。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。采用MAXIM公司的MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。單片機(jī)串行口的TXD，RXD和GND經(jīng)電平轉(zhuǎn)換分別與微機(jī)的RXD，TXD和SG相連，MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的第9，10引腳分別接單片機(jī)的l0和11引腳。DB9串口的第2，3引腳分別接MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的7，8引腳。通過MAX232的TTL電平和RS232的輸入／輸出端口，自動(dòng)地調(diào)節(jié)了單片機(jī)串口的TTL電平信號(hào)和RS232的串行通信信號(hào)的電平匹配。數(shù)據(jù)發(fā)送是由一條寫發(fā)送寄存器(SBUF)的指令開始，隨后在串行口由硬件自動(dòng)加人起位和停止位，構(gòu)成一個(gè)完整的幀格式，然后在移位脈沖的作用下，由TXD端串行輸出。一個(gè)字符幀發(fā)送完后。使TXD輸出線維持在“1”狀態(tài)下，并將串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接著發(fā)送下一個(gè)字符。
3.2軟件系統(tǒng)。轎車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的工作模式分為“正常運(yùn)行模式”、“軟關(guān)機(jī)模式”、“手動(dòng)控制模式”和“自動(dòng)控制模式”。系統(tǒng)上電時(shí)，軟件進(jìn)人上電自檢狀態(tài)，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)首先從監(jiān)控芯片x25045讀入上次斷電前存人EEPROM的系統(tǒng)狀態(tài)信息，初始化各個(gè)中斷并恢復(fù)空調(diào)控制器到上次關(guān)機(jī)前狀態(tài)。經(jīng)過上電初始化，智能溫控系統(tǒng)會(huì)恢復(fù)到上次關(guān)機(jī)前的“正常運(yùn)行模式”。此時(shí)，通過溫度調(diào)節(jié)按鍵可以設(shè)定需要的溫度值，溫度傳感器定時(shí)檢測車廂溫度，顯示器顯示溫度設(shè)定值和溫度測量值，混合風(fēng)門的開度會(huì)根據(jù)溫差和溫差變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，溫控系統(tǒng)能夠與PC機(jī)通過串口通訊交換數(shù)據(jù)。按一下“ON／OFF”鍵，可使溫控系統(tǒng)進(jìn)入“軟關(guān)機(jī)模式”。此時(shí)，系統(tǒng)不能再進(jìn)行溫度檢測、溫度設(shè)定和串行通訊，顯示器熄滅，混合風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；溫度控制；DS18B20
基于單片機(jī)的飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是通過溫度傳感器和單片機(jī)對(duì)飲水機(jī)的智能控制，以解決傳統(tǒng)控制水溫對(duì)電力資源和水資源的浪費(fèi)，同時(shí)又使飲用水達(dá)到飲用的標(biāo)準(zhǔn)。溫度過高或者是過低，都會(huì)使水資源失去應(yīng)有的作用，也喪失了很多營養(yǎng)物質(zhì)，從而同時(shí)造成了電力資源和水資源的巨大浪費(fèi)，特別是在當(dāng)前的全球能源極度匱乏，而國家倡導(dǎo)節(jié)約水資源的情況下，我們更應(yīng)該掌握好對(duì)水溫的控制，才能把身邊的水電資源更好的利用起來，這同樣也是對(duì)自己的負(fù)責(zé)。
1 項(xiàng)目背景
隨著人們對(duì)飲水機(jī)的需求變高的同時(shí)，我們自然而然的對(duì)飲水質(zhì)量問題就產(chǎn)生了更多的關(guān)注，而現(xiàn)在的飲水設(shè)備大多都沒有自動(dòng)控溫系統(tǒng)，有的只是自動(dòng)加熱，但是水的礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分在反復(fù)加熱的過程中就大大的流失了，基于這個(gè)問題，本文給出了合理的軟件設(shè)計(jì)來解決。基于單片機(jī)飲水機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)，可以智能的實(shí)時(shí)檢測飲水機(jī)水箱的水溫，當(dāng)水溫低于設(shè)定的溫度時(shí)，飲水機(jī)將加熱水箱中的水，當(dāng)高于設(shè)定的時(shí)候，飲水機(jī)將對(duì)水箱中的水停止加溫。這樣既節(jié)約了能源又為人們的使用提供了便捷。
2 設(shè)計(jì)部分
⑴系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。本論文設(shè)計(jì)了一種以AT89C51單片機(jī)為核心部件，采用DS18B20的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的最大有點(diǎn)在于可以實(shí)時(shí)檢測飲水機(jī)水箱的水溫，并且可以通過數(shù)碼管顯示（也即3位LED數(shù)碼管）飲水機(jī)水箱水溫度數(shù)，而且可以預(yù)防二次加熱。系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)主要由以下幾部分組成：①控制部分主芯片采用單片機(jī)AT89C51；②顯示部分采用3位LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示；③溫度采集部分采用DS18B20溫度傳感器；④加熱控制部分采用繼電器電路；⑤時(shí)鐘電路；⑥復(fù)位電路；⑦按鍵輸入這部分就不用說了，這個(gè)是必不可少的。在這里就不再贅述。
⑵系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本人主要采用C語言，對(duì)單片機(jī)的各項(xiàng)功能用編程來實(shí)現(xiàn)。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)用讀溫度、處理溫度、顯示、繼電器電路，用的是循環(huán)查詢方式來顯示和控制溫度。
1）系統(tǒng)主程序流程圖。本軟件設(shè)計(jì)采用循環(huán)查詢來處理各個(gè)模塊，溫度是緩慢變化量，所以可以滿足性能要求。程序流程：當(dāng)你選擇了打開飲水機(jī)之后，程序內(nèi)部進(jìn)行初始化操作，將數(shù)據(jù)傳送給DS18B20系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)用數(shù)據(jù)來處理子程序，繼而顯示子程序，最后是繼電器控制子程序，但是飲水機(jī)沒有停止工作，只要沒有給它結(jié)束命令，它會(huì)在繼電器控制子程序語句執(zhí)行完之后繼續(xù)初始化操作，然后循環(huán)進(jìn)行。如圖1所示
2）讀取DS18B20溫度模塊子程序。每次對(duì)DS18B20操作時(shí)多要按照DS18B20中的協(xié)議進(jìn)行。初始化DS18B20發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲(chǔ)器操作命令處理數(shù)據(jù)。程序流程圖如圖2
3）數(shù)據(jù)處理子程序。由于DS18B20轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值，所以要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。首先程序判斷當(dāng)前飲水機(jī)內(nèi)水溫是否為零下，如果是，則DS18B20保存的是溫度的補(bǔ)碼，需要對(duì)其低八位取反加一變成原碼。處理過后把DS18B20的溫度復(fù)制到單片機(jī)的RAM中，里面已經(jīng)是溫度值的Hex碼了，然后轉(zhuǎn)換Hex碼到BCD碼，分別把小數(shù)位，個(gè)位，十位的BCD碼存入RAM中。
3 總結(jié)
本設(shè)計(jì)在元器件選擇上盡量做到使硬件電路簡單，充分利用軟件編程來彌補(bǔ)元器件精度不足的缺點(diǎn)。完成了以AT89C51單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)功能，其中包括：溫度采集部分、顯示部分、驅(qū)動(dòng)部分等，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，并且電路簡單，功能全，易于控制操作，還能擴(kuò)展很多功能。同時(shí)，由于時(shí)間及個(gè)人能力有限的問題，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還存在很多不足和需要改進(jìn)的地方，如：采集部分的誤差較大，控制算法還需進(jìn)一步完善等。
[參考文獻(xiàn)]
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關(guān)鍵詞：模糊控制；單片機(jī)；電阻爐
1．引言
1965年美國的控制論專家L. A. Zadeh教授創(chuàng)立了模糊集合論，從而為描述，研究和處理模糊性現(xiàn)象提供了一種新的工具。一種利用模糊集合的理論來建立系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)控制器的新型方法—模糊控制也隨之問世了。模糊控制是基于規(guī)則的智能控制方式，它不依賴于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，特別適合對(duì)具有多輸入—多輸出的強(qiáng)耦合性、參數(shù)的時(shí)變性、嚴(yán)重非線性與不確定性的復(fù)雜系統(tǒng)或過程的控制，且控制方法簡單，魯棒性好。
本文的設(shè)計(jì)思想是，以AT8051單片機(jī)為平臺(tái)，把反映爐溫的熱電偶電勢與設(shè)定爐溫電勢比較后得到的誤差，經(jīng)冷端補(bǔ)償?shù)淖兯推鞣糯蠛螅?jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過數(shù)字濾波、線性化處理、標(biāo)度變換后送入單片機(jī)，通過LED顯示；送入單片機(jī)的誤差信號(hào)經(jīng)過模糊推理，作出模糊控制決策的結(jié)果，通過單片機(jī)I/O口去改變控制脈沖寬度，從而改變晶閘管在一個(gè)固定周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間。即而改變電阻爐的平均輸出功率，達(dá)到控制爐溫的目的。
2．模糊控制系統(tǒng)的組成及工作原理
（1）模糊控制系統(tǒng)的組成
圖1 模糊控制系統(tǒng)框圖
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3.本系統(tǒng)模糊控制結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用二維模糊控制器。模糊變量為三個(gè)：e—溫度誤差；ec—誤差變化模糊子集；u—輸出量模糊子集。模糊變量e的模糊集：{負(fù)，零，正小，正中，正大}；ec的模糊集：{負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}；u的模糊集：{零，正小，正中，正大}。模糊控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。該控制器中K1取1，K2取2，K3取19。
圖2 模糊控制器結(jié)構(gòu)框圖
4.硬件和軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)硬件由溫度傳感器, AT89c51單片機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，外圍電路包括鍵盤，LED顯示以及保護(hù)電路構(gòu)成的閉環(huán)控制回路，控制對(duì)象為水溫。系統(tǒng)的原理框圖如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)原理框圖
軟件程序主要包括主程序、按鍵子程序、LED顯示子程序、模糊控制子程序等。其中主程序如圖4、
圖4 主程序
本文用AT8051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，為了便于用戶根據(jù)不同的實(shí)際需要對(duì)工作方式及其他參數(shù)組態(tài)進(jìn)行修改，所有的參數(shù)及組態(tài)狀況均可通過面板的幾個(gè)操作鍵輸入、檢查和修改。系統(tǒng)的測量值和所有設(shè)定參數(shù)均由LED數(shù)碼管直接顯示，讀數(shù)清晰，直觀。電阻爐的溫度控制范圍在400℃-1000℃內(nèi)、溫控精度
參考文獻(xiàn)：
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