李鑫宇，肖 雪

（佳木斯大学 信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯 154007）

0 引 言

温度控制系统是一种广泛应用于社会生活的控制系统。在工、农业生产领域，人们通常需要关注加热炉、热处理炉、锅炉系统或动植物生长区域（农业）的温度变化情况。单片机是温度控制系统开发过程中常用的一种芯片。从单片机技术的研究现状来看，ARM单片机、AT89S51单片机和AT89C51单片机等，已经开始在温度控制系统的研发过程中得到应用。

1 单片机温度控制系统的功能与工作原理

1.1 单片机温度控制系统的主要功能

单片机是温度控制系统中的核心元件，在工、农业生产领域的温度控制工作中发挥着重要作用。分析单片机的功能发现，对温度的检测是基于单片机的温度控制系统的主要功能[1]。在完成温度检测工作后，温度控制系统可以借助一定的传输介质，将检测信息传送给监控人员。在系统设置阶段，监控人员需要通过对温度进行适时调整的方式，构建使用不同维度、难度控制系统的应用场所。在工业领域，这一措施可以为产品生产所需的温度提供保障；在农业领域，这一技术可以有效促进农产品产量的提升。

1.2 单片机温度控制系统的工作原理

温度信息的获取离不开传感器发挥的作用。在将温度信息转变为电压信号后，传感器可以对电压信号进行放大处理，以便使单片机将其控制于可处理范围。在电压型号进入单片机处理范围后，单片机可以通过对与温度有关的信号进行数字滤波处理的方式，完成温度标度转换，并展示温度值信息。此时，系统也可以启动分析实际检测过程中获得的温度值与先前设定的温度值的情况，进而实现导通时间与加热功率的优化。在输出控制量数值的基础上，单片机温度控制系统可以发挥出调节温度变化的作用。单片机在温度控制系统中可以对温度值进行实时检测，并对检测结果进行控制。图1为单片机温度控制系统的整体设计。

图1 单片机温度控制系统的整体设计

2 温度控制系统的温度检测方法分析

根据不同的分类标准，温度检测方法的分类具有一定的差异性。例如，从敏感元件与被测介质的接触情况来看，温度控制系统的温度检测方法可以分为接触式监测方法和非接触式检测方法两种。在温度控制系统投入使用后，接触式温度检测方法主要与以下几方面因素有关：一是基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式温度检测仪表；二是基于热电效应的热电偶温度检测仪表。非接触是温度检测方法建立在物体的热辐射特性基础上，与热辐射特性和温度之间的对应关系存在一定联系。不同环境下，人们往往需要根据物质温度的检测结果，对实际场所的情况进行调整，并要在做好相关记录的基础上，为工作人员的查询和使用提供方便。下面介绍几种较为常用的温度检测方法。

2.1 半导体模拟温度传感器法

在实际生产生活中，半导体模拟温度传感器法具有实现温度可视化的作用[2]。与之相关的半导体传感器，可以借助一定方式，将测量的温度信息转化为电压和电流，并借助测量温度与电压、电流之间的转换，实现温度的可视化。一般情况下，传感器输出的电压与电流均与温度之间存在线性关系，从而利用因素之间的线性关系实现温度的可视化，也可以发挥出放大采样信息的功能。

2.2 热电偶法

相比于半导体模拟温度传感器测量法，热电偶法的测量能力相对较弱。但是，在实际应用环节，热电偶测量法在测量精度方面具有一定的优势。除此以外，这一测量方式也存在测量过程复杂、测量工作持续时间长的问题。电路是热电偶法应用过程中不可缺少的因素。外界不确定因素对电路的影响，往往会给测量结果带来一定的误差。

3 温度控制系统的设计

3.1 单片机温度控制系统的硬件电路开发

硬件电路在单片机温度控制系统中发挥着重要作用。从单片机温度控制系统的研究现状来看，很多学者都提出以单片机为主机，将传感变送器与多路开关等设备进行有效结合，并借助相关转换器和调节阀等操作设备，对某些环境的温度进行自动控制的措施。笔者认为，在借助上述措施对某一特定环境的温度进行控制的基础上，设计人员也可以从内外部环境的差异性入手，完善系统的实际功能，如系统中可以安装键盘、报警电路和显示电路等设备。

针对目前温度控制系统中使用单片机的不足，一些研究者在AVR单片机的温度控制系统中安装了AT91RM9200微处理器。这一设备可以为温度控制系统的通用性和实时性提供一定的保障。从这一控制系统的硬件电路建构情况来看，系统的硬件设计采用了ARM9高性能处理器，而基于嵌入式操作系统的应用程序设计，在这一系统的运行过程中发挥着重要作用。为了对系统的数据处理、通讯目标和存储目标进行优化，设计人员可以在系统中拓展SDRAM，并借助可控硅PWM控制温度，借助RS-232串口连接通讯PC机。此外，系统的Internet输入需要具有支持1EEESO2.3标准的DM9161的能力。

3.2 单片机温度控制系统的软件开发与应用

单片机控制系统的操作软件离不开语言的作用。根据一些学者的研究结果，C语言系统可以应用于这一系统的语言编程中。在软件开发层面，主程序需要对各个模块的功能进行明确划分，并借助语言与各个模块联系。在利用一定程序对温度进行监测的同时，在不同时段对温度进行展示，这是这一系统主程序的主要功能。控制芯片对当前温度值的测量，也可以被看作是温度控制系统的主程序所发挥的功能。如果实际测量的温度与预先设置于系统中的温度存在一定偏差，系统可以借助不同措施进行调整。

此外，数据采集模块和USB通道模块也是单片机温度控制系统中不可缺少的软件形式。以前文所论述的AVR单片机控制系统为例，并假设数据采集模块应用的微处理器为AT91PMM9200模拟器。在温度控制系统的设计阶段，相关人员需要对SPI模块中的各个寄存器进行初始化处理，并要对SPI接收数据寄存器中的数据信息进行及时读取。同时，要从现场情况入手，开展后续观察分析工作。笔者认为，基于单片机温度控制系统的USB通道可以采用以FATI6为核心的通道模块应用方案。这一通道模块具有的2G分区支持和容量为32 kB的分区簇，可以为文件系统中所采集的数据转移提供保障，也可以借助计算机对上述过程进行统一管理。从工、农业生产的实际情况来看，Linux API功能函数控制是实现USB设备配置的有效方式。如果人们在温度检测系统的运行过程中需要获取设备的数据传输通道，利用USB设备中包含的设备描述符，就可以对数据传输通道进行读取和解析。除此以外，相关人员也需要充分关注文件名的作用，如文件存放的起始簇号、目录项和文件扇区号等信息均与文件名之间存在着较为密切的联系。图2为单片机温度控制系统的软件系统程序流程图。

图2 温度控制系统主程序流程

3.3 温度检测的开发与应用

在一些学者看来，热电偶传感器的应用是对温度系统检测技术的突破，笔者对这样的观点持肯定态度。作为传感器的重要组成部分，热电偶传感器在精度方面具有一定优势[3]。从实际生产生活来看，热电偶传感器也具有整体构造简单、测量范围广的特点。但是，在温度检测环节，热电偶传感器也存在输出的电压信号相对薄弱、可识别的电压范围较窄的问题。因此，在热电偶传感器应用于温度控制系统后，人们也需要对信号进行一定程度的调节处理。

4 结 论

基于单片机的温度控制系统，对社会生产效率的提升有着积极的促进作用。在微观层面，这一系统具有较为良好的应用前景。其中，硬件开发与软件开发是温度控制系统设计环节的重中之中。不同环境下，人们往往需要根据物质温度的检测结果，对实际场所的情况进行调整。在软件开发层面，主程序需要对各个模块的功能进行明确划分，并借助语言与各个模块进行联系。此外，文件名的作用也是温度控制系统工作开展过程中不可忽视的内容。

参考文献：

[1] 陈 勇，许 亮，于海阔，等.基于单片机的温度控制系统的设计[J].计算机测量与控制，2016，24（2）：77-79.

[2] 霍坤明.基于单片机的温度控制系统设计[J].企业导报，2015，（6）：15，17.

[3] 方双莲，李小力.基于ARM单片机的温度控制系统的设计与实现[J].无线互联科技，2014，（5）：66.