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基于单片机的温度控制系统的研究

2017-06-16赵静

科学与财富 2017年17期
关键词:单片机

赵静

(青海师范大学物理与电子信息工程学院 青海西宁 810000)

摘要:随着社会经济的发展,人们的生活水平得到显著提高,同时也对温度控制有了更高的要求。现今生活中,温度的测量与控制技术越来越受到各界的重视。温度测量的有效性与准确性是保证温度厂达到有效控制的关键要素。本文对单片机的类型与结构、进行详细分析,并对单片机的温度控制原理进行探索,提出切实可行的改进意见推动单片机温度控制的进一步发展,为社会经济繁荣发展奠定基础。

关键词:单片机;温度控制系统;研究与实现

前言:随着社会工业发展越来越迅猛,单片机温度控制与测量功能占据越来越重要的作用。在单片机的使用过程中,如何发挥对温度实时采样的测量功能,达到精准控制温度厂的效果,是目前最为关注的问题也需要迫切改善的首要问题。这些效果的改善提升不但能带来方便操作的效果,还能大大提高质量与数量的监控效果。因此,改善单片机的温度控制性能很好的适应工业温度测量需要。

一、单片机基本概述

单片机是一种微型的计算机。其中CPU、RAM、ROM、I/O接口等与中断系统之间相连接,形成一个完成的器件,虽然体积小巧,但是功能完善,可以快捷轻松的对数据进行操作处理,并且便于携带。单片机的是由大规模集成电路发展而成,性价比较高。因此,在现代工业生产活动中,单片机得到的广泛的生产应用,并提高生产环境与效率,并减少生产中仪器发生故障几率,为企业经济效益发展奠定坚实基础。

二、温度控制实现方式

根据具体的观察研究显示,单片机的温度控制测量主要有以下几种方式:

(一)1FPHA/CPLD或是采用IP内核的实现方式

温度测量控制过程中,运用FPGA/CPLD进行采集工作,并完成储集、显示以及A/D操作,然后IP核进行人机交互、信号测量与分析的工作,来实现整个温度测量与控制流程。这种方式的优点在于结构系统构造紧凑,能对复杂的情况作出分析与控制,并且操做起来也简单便捷。但是在使用过程中会出现调试程序复杂的现象,投入使用会消耗企业成本。

(二)纯硬件闭环控制系统的实现方式

生产实践过程中,纯硬件闭环的温度系统可与有效提升工作效率,缩短控制时间。但是这和控制系统在实践生产中可靠性不强,并且有测量控制精度低,灵活性差的特征。纯硬件闭环系统组成机构复杂,在调试与安装的过程中都会出现问题,不能实现快速操作,从而导致难于在实践中产生良好的工作效果。可见,虽然纯硬件闭环温度控制系统速度较快,但是不能实现精准的测量控制效果,无法在工业生产活动中得到普及。

(三)单片机结合温度传感器

单片机可以实现人机界面操作,信号分析处理、系统操控的功能,同时前端的温度传感器把经过的温度信号放大到电路,先转变成毫伏的电压信号,然后渐渐放大弱电压信号直到单片机能够进行自由处理的可调控范围,然后转换器将电压信号变为数字信号,最后,相关软件把数字传送到主机当中。这种协作方式能很好的解决上述两种温度控制系统的不足之处。本文针对单片机与温度传感器结合的温度控制体系进行分析,为温度控制系统的进一步发展做出有力贡献。

三、单片机的类型选择与结构构造

(一)单片机的类型选择

单片机的类型选择事关重大,必须满足速率高、内存大、成本低、并通用性强等特征。本次实验研究选择AT89S51作为主控芯片,确保温度测量的准确与高校效。其作为控制主芯的指令集与芯片引脚和因特尔公司生产的产品有较好的兼容效果。具有128字节的存储器、先进的全双工串行通信接口、4kb可编程存储器、两个优先级与六个中断源。实际应用中时钟最高频率可达到0.33mhz等功能。

(二)传感器选择

温度控住系统选取的是一线式数字温度传感器DS18B20,可以对温度数据进行快速采集。实际应用过程中可以搭载最新一代的智能温度传感器,能在军事、工业领域等发挥重要的温度控制与测量作用,并且传感器的体积小巧,具有传输快速,接口方便的优势,已经逐渐普及到更多领域。

(三)系统框架构造

通常情况下,温度系统的框架主要由单片机控制模块、数据采集模块、温度设置模块、驱动模块以及显示模块构成。系统总体框架如图一所示。数据采集模块主要进行实时温度数据采集,并将数据传到单片机中,单片机进行处理后传送到显示模块中,从而根据温度状况设置预定温度。如果检测到系统温度小于设定温度,单片机会驱动电路进行自动加热,并发出警报通知,当实际温度高于设定温度时,单片机会控制驱动电路停止加热,从而保证工作正常运行。

四、单片机温度系统控制与开发

(一)硬件电路的应用与开发

硬件电路研究过程中,采用单片机作为主机,同时配备两路传感变送器以及多路开关,并与转换器相连接,达到设置要求,完成控制测量储液温度的工作要求。

(二)软件开发与应用

软件采用的主要是C语言进行编程操作的系统。实际应用中,主程序负责温度的实时显示与处理;热电偶测量出来的温度值会转化为数字传动到单片机,每经过十秒间隔,时间自动控制会进行一次操作,实现对实际温度进行采样,并与设定温度进行对比,根据对比结果进行温度调控工作。

(三)温度检测的开发与应用

电热偶传感器是温度控制系统中常用到的一种温度检测装置,实际应用过程中,具有質量好、性价比高、价格低廉、结构简单、应用广泛、反映快速的特点。目前偶热传感器电压信号较为微弱,只能对处在几毫伏与几十毫伏之间的电压能有效识别。所以在AID转换过程中,应先进行信号调节,并将信号扩大再放到转换器上,这样操作提高测量的准确性。

结语:单片机的温度控制系统在工业实践生产中具有重要的作用,极大的方便工业生产中的温度控制,提高企业生产安全与效率,具有良好的推广价值与发展前景。

参考文献:

[1]陈勇,许亮,于海阔,黄小青. 基于单片机的温度控制系统的设计[J]. 计算机测量与控制,2016,02:77-79.

[2]高敏. 基于单片机的温度控制系统的研究与实现[J]. 广州城市职业学院学报,2016,04:26-29.

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