马晨雨 张千禧

【摘  要】在工业生产过程中，温度属于最主要的被控参数之一。近年来，在工业生产领域的进步与发展过程中，人们对加热炉以及反应炉等相关设备的温度开展了全面的检测及控制，主要目的是对生产过程进行更好的把控，实现提高生产质量以及生产稳定性的效果。在温控实施过程中，通过单片机进行温控，不仅操作更加方便，还具有非常好的灵活性，能够大幅度提高当前温控相关工作技术指标的准确性。因此，论文就基于单片机的智能温控系统设计进行论述，解决实际生产过程中遇到的控制问题。

【Abstract】In the process of industrial production， temperature is one of the most important controlled parameters. In recent years， in the process of progress and development in the field of industrial production， people have carried out a comprehensive detection and control of the temperature of heating furnace， reaction furnace and other related equipment， the main purpose is to better control the production process， and achieve the effect of improving production quality and production stability. In the implementation process of temperature control， the temperature control through the single chip microcomputer is not only more convenient for operation， but also has very good flexibility， which can greatly improve the accuracy of technical indicators of current temperature control related work. Therefore， the paper discusses the design of intelligent temperature control system based on single chip microcomputer to solve the control problems encountered in the actual production process.

【關键词】单片机;智能温度控制;系统设计

【Keywords】single chip microcomputer; intelligent temperature control; system design

【中图分类号】TP216;TP368.1                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）05-0183-02

1 引言

在生产作业过程中，温度控制一直是一项非常重要的工作，因为在温度控制的过程中产品的生产会受到非常大的影响，温度过高或者是过低都可能会对产品质量造成影响。加强温度控制是非常必要的，本文基于单片机设计了智能温度控制系统，使温度控制精度以及灵敏度更高，大幅度提高产品的质量以及产量。

2 温度控制仪器的发展

2.1 分立式温度传感器

在传统的温度传感器当中，热电偶、热电阻和热敏电阻等都属于温度传感器，而且本身隶属于分立式温度传感器。因为对于传感器本身来讲，其属于一个独立的而且完整的温度感应单元，所以这些传感器大多数都需要搭配温度变送器进行使用，从而才能够在开展温度控制过程中获得更加标准的模拟量输出信号。

2.2 模拟集成温度传感器

集成传感器本身是利用硅半导体集成工艺所研制的，所以集成传感器就可以称为硅传感器或者是单片集成传感器。在应用模拟集成温度传感器的过程中，可以实现对温度的测量和模拟信号的输出功能，本身属于一种集成温度传感器结构，相对来讲比较简单，在实际工作过程中适合在一些远距离温度测量以及温度控制工作环境当中进行使用。

2.3 智能温度传感器

智能温度传感器也可以称为数字温度传感器，是20世纪90年代初期出现且被沿用至今的一种传感器。智能温度传感器本身是通过微电子技术以及计算机等技术形成的一种自动测试技术的结晶，可以对温度控制工作发挥最好的效果，当前大多数的集成电路生产厂商都主要研发智能温度传感器，其他传统的传感器已经渐渐被取代。

3 智能温度控制系统构成及工作原理

3.1 智能温度控制系统的硬件构成

在此次设计智能温控系统的过程中，采用MSP430型号单片机以及锁存器和其他的电容，以及发光二极管和数码管一些按键和晶振作为主要的系统硬件组成成分。

3.2 智能温度控制系统的软件构成

在此次设计过程中，原计划使用汇编语言完成系统软件设计后，经过研究之后，决定采用C语言进行程序的编写，整个温控系统的软件，包括温度数据采集以及处理和案件处理等多种功能。在系统软件组成当中，单片机所需要完成的功能是针对数据进行处理分析以及计算和显示，等等。温度的采样以及转换工作则是交由锁存器来完成。

3.3 智能温度控制系统的工作原理

在智能温控系统工作的过程中，温度传感器锁存器针对温度开展采样以及转换工作，并将采样以及转换的数据结果输送给单片机。然后由单片机将输入进来的温度数据进行处理，使温度值和设定的温度值上下限之间进行比较，最终根据比较的结果，采取相应的处理程序，如果温度超过了上限值那么需要报警，便于开展处理工作，控制流程如图1所示。

4 智能温度控制系统可靠性及精度

对于温度控制系统来讲，如果采用传统的A/D转换器，那么转换技术是积分式或者是逐次比较式的，这种形式的转换技术本身噪声容限比较低，抑制混叠噪声和量化噪声的工作能力比较差。而在此次设计过程中智能温控系统的设计，所采用的转换器是基于传统转换器所进行创新的转换器，能够在实际工作过程中实现更高的采样效率和很低的采样分辨率，使模拟信号快速变成设计信号，然后基于采样以及噪声整形和数字滤波等相关技术，使分析以及分辨能力得到全面提升。改进后的转换器不仅可以对量化噪声进行过滤以及消除，同时，还能够使外围元件的精度要求变得更低。而且因为在温度控制系统当中所选择的反馈方式是数字化反馈方式，所以比较器的失调电压和零点漂移，对于温度控制的转换精度都不会造成影响。所以智能温度控制系统既能够抑制串模干扰，同时，又能够提高控制系统的分辨能力，而且在建设该系统的过程中，所投入的成本也会更低，对于当前大多数的生产企业来讲，采用基于单片机的智能温度控制系统是非常有利的。

除此之外，在转换的过程中，智能温度控制系统将转换精度控制在R1以及R0配置为1，所以转换的精度达到了0.0625℃，在实际测量过程中测量两次，并将两次测量值求平均值，经过四舍五入之后就可以得到最高精度的测量值。

5 智能温度控制系统特点

首先，使用MSP430型号单片机作为该智能温度控制系统的核心单元，在进行实际开发过程中可以节省大量的精力，而且因为该单片机与智能温度控制系统之间的匹配程度比较高，所以发挥的功能更加强大，在实际操作过程中更加便捷，而且灵活性也非常高。主要是因为该型号的单片机相比较于专用DSP芯片成本要更低，能夠极大程度上降低智能温度控制系统的造价。

其次，使用DS18B20作为传感器，在开展温度控制工作过程中，测温的范围是-55～+125℃，测量温度的精度达到了0.0625℃。同时，使用这种传感器可以使串行放大器以及A/D转换器被省去，所以这种测温工作方式极大程度上提高了智能温度控制系统整体的可靠性，而且降低了系统的体积。

再次，该智能温度控制系统当中的显示电路设计所使用的是LED数码管动态驱动显示，该结构本身在应用的过程中结构是比较简单的，而且对于单片机来讲，在使用单片机的过程中，CPU方面的开销会变得很少，能够在实际工作过程中大幅度降低因显示器所产生的功耗。

最后，该智能温度控制系统时隔2h发送一次0.5s的脉冲，在温度控制的过程中温度会随着时间下降，所以需要每隔2h将电机重启一次，实现对温度的自动修正。

对于现如今的智能温度控制系统来讲，在极大程度上提高了测量温度的精度以及测量温度的分辨力，同时，还提高了智能温度控制系统的测试功能。

在今后的发展过程中，随着智能化技术以及计算机技术的不断进步与发展，智能温度控制系统在设计与应用的过程中也将向更加智能化以及自动化的方向发展。所以在搭建基于单片机的智能温度控制系统过程中，需要就该控制系统本身的智能化水平进行全面提升，对当前智能温度控制系统设计领域当中的新技术、新理念和新材料等进行全面应用，极大程度上提高以单片机为核心的智能温度控制系统工作效率以及智能化水平，在实际工作过程中减少人为操作的工作环节，避免因人为操作而导致的工作失误。

6 结语

综上所述，本文以MSP430型号单片机为核心，对智能温度控制系统的构建以及工作理论等进行了简要介绍，主要目的是基于当前的单片机水平，对智能温度控制系统构建进行探讨，在系统不断优化与设计的过程中，提高智能温度控制系统的工作效率以及工作精度，使生产作业过程中的温度控制工作能够更好地提升效率，从而提高生产作业过程中产品的生产质量以及生产数量，为生产作业保驾护航。在今后的技术进步与时代发展过程中，以单片机为核心的智能温度控制系统设计以及构建还需要不断进行完善。

【参考文献】

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