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單片機溫度控制系統(tǒng)

第1篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

【關(guān)鍵詞】DS18B20；單片機；溫度控制；LED顯示

在今天手機得到廣泛應(yīng)用，一般手機信號發(fā)射機要求工作溫度在之間，這也就要求手機信號發(fā)射機室內(nèi)溫度得在5-45度之間，我們可以設(shè)計一個溫度控制電路來控制空調(diào)的溫度，從而使手機信號發(fā)射機正常工作。

一、總體方案

考慮到該溫度控制系統(tǒng)功能比較少，由單片機控制即可實現(xiàn)。而89C52單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、對環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好，故本系統(tǒng)選擇采用89C52單片機。采用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20進行數(shù)據(jù)采集。DSB18B20S數(shù)字溫度計提供9到12位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20送出，因此從中央處理器到DS18B20僅需連接一條線和地，讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，甚至不需要外部電源。

二、系統(tǒng)工作原理

該空調(diào)控制系統(tǒng)用到89C52單片機作為系統(tǒng)的CPU進行控制控制，由數(shù)字傳感器DS18B20進行數(shù)據(jù)采集，89C52對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，得到各種信號。而這些信號將分別作為LED數(shù)碼管顯示的信號輸入和啟動空調(diào)制冷、制熱的輸入。同時將利用單片機的其它使能端口實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位，手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)的硬件部分主要可分為溫度采集電路，信號處理與控制控制，溫度顯示電路，溫度調(diào)節(jié)電路，控制指示電路五大部分。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計

DS18B20通信，其命令序列有3步：初始化、ROM命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）和功能命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）。

每次訪問DS18B20，必須嚴格遵守這個命令時序，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線則單總線器件不會響應(yīng)主機。這個準則對于搜索ROM命令和報警搜索命令例外，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，主機不能執(zhí)行其后的功能命令，而必須返回至第一步。

（一）初始化

單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成，應(yīng)答脈沖使主機知道總線上有從機設(shè)備且準備就緒。

（二）ROM命令

在主機檢測到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出ROM命令。ROM命令與各個從機設(shè)備的唯一64位ROM代碼相關(guān)，允許主機在單總線上連接多個從機設(shè)備時，指定操作某個從機設(shè)備。ROM命令還允許能夠檢測到總線上有多少個從機設(shè)備及其設(shè)備類型，或者有沒有設(shè)備處于報警狀態(tài)。

（1）搜索ROM

當系統(tǒng)初始上電時，主機必須找出總線上所有從機設(shè)備的ROM代碼，這樣主機才能夠判斷出從機的數(shù)目和類型。主機通過重復(fù)執(zhí)行搜索ROM循環(huán)（搜索ROM命令跟隨著位數(shù)據(jù)交換），以找出總線上所有的從機設(shè)備。如果總線只有一個從機設(shè)備，則可以采用讀ROM命令來替代搜索ROM命令。在每次執(zhí)行完搜索ROM循環(huán)后，主機必須返回至命令序列的第一步：初始化。

（2）讀ROM

該命令僅適用于總線上只有一個從機設(shè)備，它允許主機直接讀出從機的64位ROM代碼，而無須執(zhí)行搜索ROM過程。如果該命令用于多節(jié)點，系統(tǒng)則必然發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因為每個從機設(shè)備都會響應(yīng)該命令。

（3）匹配ROM

匹配ROM命令跟隨64位ROM代碼，從而允許主機訪問多節(jié)點系統(tǒng)中某個指定的從機設(shè)備。僅當從機完全匹配64位ROM代碼時，才會響應(yīng)主機隨后發(fā)出的功能命令，其他設(shè)備將處于等待復(fù)位脈沖狀態(tài)。

（4）跳躍ROM

主機能夠采用該命令同時訪問總線上的所有從機設(shè)備，而無須發(fā)出任何ROM代碼信息。

（5）報警搜索

除那些設(shè)置了報警標志的從機響應(yīng)外，該命令的工作方式完全等同于搜索ROM命令，該命令允許主機設(shè)備判斷哪些從機設(shè)備發(fā)生了報警（如最近的測量溫度過高或過低等）。同搜索ROM命令一樣，在完成報警搜索循環(huán)后，主機必須返回至命令序列的第一步。

（三）功能命令

在主機發(fā)出ROM命令，以訪問某個指定的DS18B20，接著就可以發(fā)出DS18B20的某個功能命令。這些命令允許主機寫入或讀出DS18B20的存儲器，啟動溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機的供電方式。

（1）讀RAM存儲器

此命令讀RAM存儲器的內(nèi)容，開始讀字節(jié)0，并繼續(xù)讀到第九個字節(jié)（CRC）。如果不是所有位置均可讀，那么主機可以再任何時候發(fā)出一復(fù)位命令以中止讀操作。

（2）復(fù)制RAM存儲器

（3）重新調(diào)出EERAM

此命令把存儲在EERAM中TH、TL、CONF的值重新調(diào)至RAM存儲器。這種重新調(diào)出的操作在對DS18B20上電時也自動發(fā)生，因此只要器件一接電，暫存存儲器內(nèi)就有有效的數(shù)據(jù)可供使用。

（4）讀電源

在此命令送至DS18B20之后最先發(fā)出的讀數(shù)據(jù)時間片，器件都會給其電源方式的信號：0=強上拉電阻供電；1=電源供電。

（5）寫RAM存儲器

寫數(shù)據(jù)到RAM存儲器，地址為第2、第3、第4字節(jié)（TH、TL、CONF）。

（6）溫度變換

此命令開始溫度變換，不需要另外的數(shù)據(jù)。溫度變換將被執(zhí)行，接著DS18B20便保持在空閑狀態(tài)。

五、調(diào)試結(jié)果

從實物圖可以看出，溫度控制器能正常顯示溫度值，當超出18-26℃這個溫度范圍時輸出啟動制冷或電暖設(shè)備信號。

六、結(jié)論

基于DS18B2O的數(shù)字溫度計在實際應(yīng)用中取得了良好的效果，提高了溫度采集系統(tǒng)的可靠性，且硬件電路簡單、工作穩(wěn)定、可靠，體積小巧、線路簡單、成本低、應(yīng)用靈活、測溫精度和的實現(xiàn)轉(zhuǎn)換速度足以保證大多數(shù)測溫系統(tǒng)工作的要求。

參考文獻：

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第2篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞:單片機;溫度控制;算法;程序

中圖分類號:TP273.2文獻標識碼:A

1 系統(tǒng)組成及工作原理

其主要組成包括8051單片機、溫度檢測元件和變送器、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤與顯示電路、溫度控制電路和報警電路等幾個部分。因為8051單片機內(nèi)部有4K字節(jié)的程序存儲器,空間足夠,所以不必再擴展程序存儲器。其工作過程為,熱電偶可將檢測的溫度轉(zhuǎn)變成mV級的電壓信號,經(jīng)溫度變送器放大后,送入A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入計算機,與設(shè)定值進行比較,經(jīng)PID調(diào)節(jié)后,輸出驅(qū)動信號,控制可控硅的導通與關(guān)斷,從而達到調(diào)節(jié)溫度的目的。若檢測的實際值與設(shè)定值相比較越限,則產(chǎn)生報警信號。溫度控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示:

圖1溫度控制系統(tǒng)原理圖

1.1 溫度檢測元件和變送器

溫度檢測元件和變送器的類型選擇與被控溫度及精度等級有關(guān)。0~1000°C范圍內(nèi)的溫度可以選用鎳鉻/鎳鋁熱電偶,其輸出電壓為0~41.32mV。這個信號比較小,故需要變送器將其變換成A/D轉(zhuǎn)換器所需的電壓范圍。

變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成。毫伏變送器用于把熱電偶輸出的0~41.32mV變換成0~10mA范圍內(nèi)的電流;電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的0~10mA電流變換成0~5V范圍內(nèi)的電壓。為了提高測量精度,變送器可以進行零點遷移。例如:若溫度測量范圍為400~1000,則熱電偶輸出為16.4~41.32mV,毫伏變送器零點遷移后輸出0~10mA范圍電流。這樣,采用8位A/D轉(zhuǎn)換器就可使量化溫度誤差達到±2.34以內(nèi)。

1.2 A/D轉(zhuǎn)換電路

ADC0809為溫度測量電路的輸入接口。ADC0809的IN0和變送器輸出端相連,故當P0.2~0.0=000時,就選中IN0通道。當P2.1=0時,啟動A/D轉(zhuǎn)換器。EOC引腳連接到8051單片機的P1.3引腳,正在轉(zhuǎn)換時EOC=0,轉(zhuǎn)換結(jié)束時EOC=1,通過查詢方式,若D/A轉(zhuǎn)換結(jié)束,將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量讀入單片機。

1.3 鍵盤/顯示電路的擴展

8051單片機通過并行接口8255擴展鍵盤/顯示電路,由上圖可見,在P2.7=0時,選中8255芯片,8255的PA口、PB口、PC口和控制口的地址分別為7FFCH、7FFDH、7FFEH和7FFFH。1.4 過零觸發(fā)電路

過零同步脈沖是一種50Hz交流電壓過零時刻的脈沖,可使可控硅在交流電壓正弦波過零時觸發(fā)導通。過零同步脈沖由過零觸發(fā)電路產(chǎn)生,更為詳細的電路原理圖如圖2所示。圖中,電壓比較器LM311用于把50Hz正弦交流電壓變?yōu)榉讲?。方波的正邊沿和負邊沿分別作為兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)信號,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個窄脈沖經(jīng)二極管或門混合后就可得到對應(yīng)于交流220V市電的過零同步脈沖。此脈沖一方面作為可控硅的觸發(fā)同步脈沖加到溫度控制電路,另一方面還作為計數(shù)脈沖加到8051的T0和T1端。

圖2 電路原理圖

1.5 溫度控制執(zhí)行電路

8051單片機對溫度的控制是通過可控硅調(diào)功電路實現(xiàn)的。雙向可控硅和加熱絲串接在交流220V、50Hz交流市電回路。在給定周期T內(nèi),8051單片機只要改變可控硅的接通時間便可改變加熱絲功率,以達到調(diào)節(jié)溫度的目的。

可控硅接通時間可以通過可控硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由8051單片機用軟件在P1.4引腳上輸出的信號,其時間的長短由PID運算后對控制量取整完成,再經(jīng)過零同步脈沖同步后再經(jīng)光耦和驅(qū)動器輸出送到可控硅的控制極上,從而達到調(diào)功的目的。調(diào)功控制信號關(guān)系示意圖如圖3所示:

圖3 調(diào)功控制信號關(guān)系示意圖

1.6 報警電路

8051單片機的P1.0~P1.2引腳用于報警,可以和報警電路相連?？刹捎寐?、光、電等報警方式。

2 溫度控制的算法和程序

2.1 溫度控制的算法

通常采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出實際溫度與對所需溫度的偏差值,然后對偏差值處理而獲得控制信號去調(diào)節(jié)熱源的加熱功率,以實現(xiàn)對溫度的控制。

在工業(yè)上,偏差控制又稱為PID控制。模擬PID控制的理想微分方程為:

式中:

u(n)――PID調(diào)節(jié)器n次輸出值(操作量);

u(n-1)――n-1次輸出值;

E(n)――n次測量值與設(shè)定溫度值的偏差;

E(n-1)――n-1次測量值與設(shè)定溫度值的偏差;

E(n-2)――n-2次測量值與設(shè)定溫度值的偏差;

KP――比例系數(shù);

KI――積分系數(shù);

KD――微分系數(shù);

T――采樣周期。

2.2 溫度控制程序

本機軟件采用模塊結(jié)構(gòu),分為如下幾個部分。

2.2.1 主程序

主程序是本系統(tǒng)的監(jiān)控程序,用戶可以通過監(jiān)控程序監(jiān)控系統(tǒng)工作。在程序運行中,必須首先對系統(tǒng)進行初始化,為簡化起見本程序只給出有關(guān)標志、暫存單元和顯示緩沖區(qū)清零、T0初始化、開中斷、溫度顯示和鍵盤掃描等程序。其相應(yīng)的框圖如圖4所示:

圖4 主程序簡易圖

2.2.2 T0中斷處理程序

T0中斷處理程序是溫度控制系統(tǒng)的主體程序,用于啟動A/D轉(zhuǎn)換、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限報警和越限處理、PID計算和輸出可控硅的同步觸發(fā)脈沖等。P1.4引腳上輸出的該同步觸發(fā)脈沖寬度由T1計數(shù)器的溢出中斷控制,8051利用等待T1溢出中斷空隙時間(形成P1.4輸出脈沖頂寬)完成把本次采樣值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序。8051從T1中斷服務(wù)程序返回后便可恢復(fù)現(xiàn)場和返回主程序,以等待下次T0中斷。

在T0中斷處理程序中,還需要用到一系列子程序。例如:采樣溫度值的子程序、數(shù)字濾波子程序、越限處理子程序、PID計算子程序、標度變換子程序、鍵盤掃描子程序和溫度顯示子程序等。T0中斷服務(wù)程序流程圖如圖5所示:

圖5 T0中斷服務(wù)程序流程圖

為了使程序設(shè)計簡單,每一個功能模塊設(shè)計成一個模塊形式。本程序的基本思想是對IN0通道的信號采樣5次,然后對信號進行數(shù)字濾波、越限報警、PID計算等一系列處理。程序中每個模塊用一個子程序代替。因此,在中斷服務(wù)程序中,只需按順序調(diào)用各功能模塊子程序即可。以數(shù)據(jù)采集模塊為例:

數(shù)據(jù)采集程序的主要任務(wù)是將溫度參數(shù)采樣5次,并將它們存放在內(nèi)部RAM指定單元30H~39H。本系統(tǒng)采用查詢方式進行采樣。程序流程圖如圖6所示:

圖6 程序流程圖

3 結(jié)束語

本文以溫度控制為例介紹了一種實用型單片機控制系統(tǒng)。實際上,這種思路和方法適用于各種控制對象的多種參數(shù),諸如壓力、流量、位移、重量等的控制。我們有理由相信:單片機將在越來越多的領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

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第3篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：溫室大棚；無線傳輸；溫度的監(jiān)測；實時

1 引言

隨著生活水平的提高，人們對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，不僅可以提高房間舒適度，更可以使系統(tǒng)運行費用降低許多。如今一般是在典型位置安裝一個溫控裝置，溫控裝置連接到壁掛爐，溫控器根據(jù)室溫和溫度設(shè)定直接控制鍋爐運行，各房間不同回路由工作人員憑經(jīng)驗手動調(diào)節(jié)分水器球閥，改變不同回路的流量，從而達到調(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)驗的工作人員，也難以調(diào)節(jié)得十分準確，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)常對室溫進行調(diào)節(jié)。

2 設(shè)計方案

系統(tǒng)總體設(shè)計思想是以SST89E564RC單片機為控制核心，整個系統(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)利用單片機獲得溫度傳感器數(shù)據(jù)并與系統(tǒng)設(shè)計值進行比較，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

根據(jù)系統(tǒng)所需完成的功能，設(shè)計系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

利用SST89E564RC紋機及新型測溫器件設(shè)計了多點溫控采暖控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)各點溫度設(shè)定實時控制采暖系統(tǒng)，從而提高居室的舒適性以及采暖的經(jīng)濟。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，從而達到測溫的目的。此設(shè)計中溫度傳感器采用Dallas半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DSl8820。該傳感器支持“一線總線”接口，可方便地進行多點溫度測量，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)定的報警溫度存儲在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)計更靈活、方便

4 結(jié)論

微型計算機在智能化電器發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，而單片機經(jīng)濟實用、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。這里針對目前溫度控制器現(xiàn)狀設(shè)計了一種新方案，利用單片機及新型測溫器件設(shè)計了一種多點溫控采暖控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠同時測量多點溫度，并根據(jù)溫度設(shè)定實時控制各回路通斷及壁掛爐的燃燒與停止，從而進一步提高居室的舒適性以及采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟性

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作者簡介

肖勤，邵陽學院魏源國際學院電子科學與技術(shù)專業(yè)學生。

第4篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：51單片機；DS18B20；多點溫度檢測；溫度控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP274文獻標識碼：B

文章編號：1004 373X(2009)02 186 03

Multi－point Temperature Control System Based on 51 Single Chip Computer

XI Jianrong

(Weinan Teachers University,Weinan,714000,China)

Abstract：A multi－point temperature control system based on MCS－51 single chip computer is designed to solve the inaccurate problem of current temperature control system.Using DS18B20,"1－Wire" digital thermometer,and the component controlled by electric pulse.According to the temperatures got from multi－pointtemperature sensor,it can control heating water circuit and the burning or shutting of the stove.It makesthe room more comfortable and enhances the efficiency of the heating system.

Keywords：single chip computer；DS18B20；multi－point temperature measurement；temperature control system

針對以上問題，利用SST89E564RC單片機及新型測溫器件設(shè)計了多點溫控采暖控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)各點溫度設(shè)定實時控制采暖系統(tǒng)，從而提高居室的舒適性以及采暖的經(jīng)濟性。

1 系統(tǒng)設(shè)計目標

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)所需完成的功能，設(shè)計系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1 控制核心

系統(tǒng)采用SST89E564RC單片機作為控制核心，進行溫度采集、信息顯示及執(zhí)行機構(gòu)的控制。SST89E564RC是美國SST公司推出的高可靠、小扇區(qū)結(jié)構(gòu)的FLASH單片機，內(nèi)部嵌入72 KB的SuperFlash，1 KB的RAM，通過對其RAM做進一步擴展，可滿足嵌入系統(tǒng)操作系統(tǒng)的運行條件。

2.2 溫度傳感器

溫度傳感器采用Dallas半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20。該傳感器支持 “一線總線”接口，可方便地進行多點溫度測量，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)定的報警溫度存儲在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)計更靈活、方便。

DS18B20的管腳排列如圖3所示，其中DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端。

DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由4部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。

光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)1根總線上掛接多個DS18B20的目的。

DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括9 B高速暫存RAM和1 B非易失性的可電擦除的E2PROM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH，TL和結(jié)構(gòu)寄存器，該字節(jié)第7位（TM）為0，低5位一直都是1，第6，5位（R1，R0）用來設(shè)置分辨率，如表1所示。

根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個步驟：每一次讀寫之前都要對其進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送1條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500 μs，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60 μs左右，后發(fā)出60～240 μs的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。由于DS18B20采用的是單線進行控制與讀取數(shù)據(jù)，因此對操作的時序要求非常嚴格，否則由于時序不匹配，將無法完成對器件的正確操作。

2.3 控制執(zhí)行部分

（1）壁掛爐燃燒系統(tǒng)控制。

控制電路采用了脈沖繼電器器件作為整個系統(tǒng)的總控部分，當所有居室溫度均達到設(shè)定值時，停止壁掛爐的工作。該繼電器的特點是：當線圈收到一個脈沖信號后，線圈通電，電磁鐵吸合，帶動觸頭閉合接通需要控制的電路，當下一個信號到來后，電磁鐵吸合，觸頭斷開，切斷被控制的電源，因此其具有自鎖和信號遙控功能。由于磁鐵的作用，控制脈沖消失后滑片位置不發(fā)生變化，保持穩(wěn)定狀態(tài)，所以該器件具有功耗小、具有記憶功能。

（2）居室溫度控制。

各居室溫度控制在燃燒控制系統(tǒng)工作前提下，根據(jù)各居室溫度測量返回值，采用上海歐凱電磁閥制造有限公司生產(chǎn)的OK6515自保持脈沖電磁閥控制各回路的通斷。脈沖電磁閥采用脈沖和永磁技術(shù)，只需通過控制器切換脈沖的電極觸點來改變電磁閥的開關(guān)狀態(tài)，當控制器發(fā)出電脈沖時，驅(qū)動閥芯克服永磁力產(chǎn)生上下移，使閥瓣到位后在永磁作用下處于自保持狀態(tài)。

第5篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞： AT89S51; 串口通信; 分布式溫度控制; 電路設(shè)計

中圖分類號： TN919?34; V211.74 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）02?0073?04

Design and implementation of temperature control system based on MCU

CHEN Yong?lu ， ZHANG Li

（Chinese Fight Test Establishment，Xi’an 710089， China）

Abstract： According to the temperature regulation and control requirements in current chemical， medical， aviation， aerospace and other high?tech fields， a set of distributed temperature control and acquisition system was designed. The specific hardware circuit design and software implementation methods are given. A digital temperature sensor is used to collect temperature. Compared with the traditional temperature measurement device， it has more simple structure， higher temperature measurement precision， wider application rang， etc. In combination with AT89S51 and PC communication mechanism， the serial communication based on multi?thread technology is adopted to extend the functions of serial communication with PC and remote monitoring， and achieve the real?time temperature automatic monitoring， automatic adjustment and intelligent alarm in object region. Experimental results show that the system has the characteristics of low cost， convenient application and extension， which can be widely used in people's daily life， industry， agriculture and scientific research， and can provide a reference for the extensive application.

Key words： AT89S51; series?port communication; distributed temperature control; circuit design

0 引言

在工業(yè)控制過程中，例如航空、航天、石油等領(lǐng)域?qū)囟扔兄^高的要求。在實際測量和控制中，如何保證快速實時地對溫度進行采樣，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸，并能對所測溫度場依據(jù)實際需要進行較精確的控制，是當前溫控系統(tǒng)需要迫切關(guān)注并給予解決的重要問題之一。本文研究的傳感器結(jié)合單片機嵌入式控制、采集一體化技術(shù)，具有能耗低、便攜、高精度的特點，克服了傳統(tǒng)溫度檢測系統(tǒng)的校準復(fù)雜、精度低等缺點，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道、高精度以及大容量的要求。

1 系統(tǒng)工作原理及架構(gòu)

溫度控制與采集系統(tǒng)主要是針對制定區(qū)域或空間進行溫度實時的監(jiān)測，實時地采集記錄溫度信息，并實現(xiàn)對溫度的自動化智能控制、調(diào)節(jié)，以確保溫度一直保持在預(yù)計的范圍內(nèi)。系統(tǒng)設(shè)計模塊包括溫控范圍的設(shè)定模塊、溫度檢測模塊、加溫控制模塊、溫度信息采集模塊、記錄模塊、溫度信息顯示模塊及超溫報警模塊。系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)圖見圖1所示。

由圖1可知，被控對象區(qū)域的溫度可通過一線制數(shù)字溫度傳感器感應(yīng)獲得，再由AT89S51單片機將數(shù)字溫度傳感器輸出的電壓信號通過串口傳送至便攜式計算機，便攜式計算機上位機軟件將電壓信號轉(zhuǎn)換為溫度信號，打上時間標記，實時顯示并存儲。同時，上位機軟件依據(jù)設(shè)定的溫度范圍及控制算法，自動判斷當前被控對象區(qū)域溫度是否在預(yù)計的溫控范圍內(nèi)，通過串口向AT89S51單片機發(fā)送控制指令，單片機依據(jù)控制指令自動調(diào)節(jié)繼電器控制指令，以決定是否通過加熱爐對被控對象區(qū)域加溫，最終實現(xiàn)對被控對象區(qū)域溫度的全自動閉環(huán)控制。若被控對象區(qū)域溫度在規(guī)定的時間段內(nèi)沒有達到預(yù)計溫度，則上位機軟件會自動向AT89S51單片機發(fā)送告警指令，由單片機控制蜂鳴器實現(xiàn)報警功能[1]。

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圖1 系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)圖

2 硬件電路設(shè)計

2.1 串口通信電路設(shè)計

AT89S51單片機具有串口RXD和TXD，而PC機上也具有RXD和TXD兩個端口。通過串口通信可實現(xiàn)單片機與PC機之間的控制和采集功能。由于單片機的TTL邏輯中的2～5 V和0～0.8 V與PC機的RS 232標準定義的高低電平-3～-25 V和3～25 V不匹配，需通過MAX232接口芯片實現(xiàn)二者之間的通信鏈路連接[2]。單片機與PC機串口通信電路設(shè)計原理圖見圖2所示。AT89S51單片機的TXD與

MAX232的第2組電平轉(zhuǎn)換器的輸入端T2IN（10管腳）相連，

經(jīng)過MAX232轉(zhuǎn)換后，輸出端T2OUT（7管腳）輸出的信號進入計算機串口的RXD。同樣地，計算機串口的TXD與MAX232的R2IN（8管腳）相連，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后，由R2OUT（9管腳）輸出到單片機的RXD上。

2.2 溫度信號調(diào)理電路設(shè)計

溫度信號調(diào)理電路主要是根據(jù)K型熱電偶的特點進行設(shè)計的。由于K型熱電偶使用溫度范圍為使用溫度范圍為-200～1 200 ℃，其輸出電壓信號為mV級，因此，信號調(diào)理電路包括信號放大電路、濾波電路以及冷端補償電路。針對熱電偶測試的冷端補償，本文采用軟件補償?shù)姆绞健?/p>

溫度信號調(diào)理電路原理圖如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 單片機軟件設(shè)計

單片機的主要功能（數(shù)據(jù)采集、通信、控制）分別在不同的程序模塊中實現(xiàn)，依據(jù)實現(xiàn)功能，單片機的軟件設(shè)計可分為采集控制模塊和串口通信模塊。

根據(jù)測控系統(tǒng)的特點，針對進行調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換后送來的溫度信號，在單片機主程序中采取查詢法進行循環(huán)采集。在程序編寫過程中，針對溫度信號，結(jié)合K型熱電偶的溫度范圍，采用上、下限判斷的方法進行二次軟件濾波，消除干擾，確保數(shù)據(jù)采集的可靠性及真實性。同時，判斷串口通信模塊送來的加溫控制信號，實時通過繼電器控制加熱爐工作，以確保被控區(qū)域溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)。

圖2 串口通信電路設(shè)計原理圖

串口通信模塊主要是與上位機進行數(shù)據(jù)及控制命令的通信傳輸。上位機每隔50 ms發(fā)一個命令字，要求單片機上傳數(shù)據(jù)。當要修改溫度控制范圍等參數(shù)時，上位機先發(fā)一個命令字，再發(fā)數(shù)據(jù)，串口通信模塊根據(jù)命令字和數(shù)據(jù)首先判斷修改的溫度范圍數(shù)據(jù)是否合理，如果數(shù)據(jù)錯誤，則向上位機反饋錯誤信息，如果合理，則完成相應(yīng)的控制采集操作。

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圖3 溫度信號調(diào)理電路設(shè)計原理圖

單片機軟件設(shè)計流程圖見圖4所示。

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圖4 單片機軟件設(shè)計流程圖

3.2 上位機軟件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的功能，上位機軟件主要包括串口通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、實時數(shù)據(jù)顯示模塊及信號控制模塊。系統(tǒng)采用VC++ 6.0平臺編寫，采用了多線程技術(shù)，在軟件界面運行的同時開啟串口通信、數(shù)據(jù)存儲工作線程，代碼如下：

void Start（）

{

CWinThread* pThread;

//開啟串口通信、數(shù)據(jù)存儲線程

pThread = AfxBeginThread（Thread， this）;

}

//串口通信、數(shù)據(jù)存儲線程

UINT Thread（）

{

//采用分時工作方式

ThreadFun1（）; //串口通信函數(shù)

ThreadFun2（）; //數(shù)據(jù)存儲函數(shù)

return 0;

}

3.2.1 串口通信模塊設(shè)計

數(shù)據(jù)通信程序使用PC機Com1口與單片機通信，在Visual C++6.0中利用Windows API接口函數(shù)編程實現(xiàn)[3]。根據(jù)通信協(xié)議，上位機軟件使用WriteFile（）函數(shù)將控制命令傳送給單片機，單片機在后續(xù)進行循環(huán)采集、發(fā)送，將數(shù)據(jù)送至PC機串口緩沖區(qū)，上位機軟件以緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)到來為判斷條件，采用中斷方式，使用ReadFile（）函數(shù)，實時將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)取出，進而進行實時保存及顯示。同時，串口通信模塊循環(huán)監(jiān)測信號控制模塊送來的控制命令，以確保實時將控制命令傳送至單片機。

3.2.2 數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計

數(shù)據(jù)存儲模塊主要是使用SQL數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，將從串口緩沖區(qū)中獲取的數(shù)據(jù)實時保存至數(shù)據(jù)庫中。主要使用VC++中的ADO Data控件和DataGrid控件實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接及數(shù)據(jù)的調(diào)閱顯示，同時需要配置ODBC數(shù)據(jù)源，以確保數(shù)據(jù)庫連接成功[4]。ADO Data控件主要用來連接和配置數(shù)據(jù)源，DataGrid控件用于調(diào)閱、查看數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息。

3.2.3 實時數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計

實時數(shù)據(jù)顯示模塊主要是用于實時監(jiān)測溫度信息，以便工程人員實時掌握被控區(qū)域的溫度變化趨勢，根據(jù)實際情況需要實時進行溫度調(diào)整或分析。實時數(shù)據(jù)顯示程序設(shè)計界面見圖5所示。

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圖5 實時數(shù)據(jù)顯示程序界面

3.2.4 信號控制模塊設(shè)計

信號控制模塊設(shè)計主要是在顯示界面上設(shè)置溫度控制的上、下限和極限報警時間。當被控區(qū)域的溫度超出下限時，由信號控制模塊自動通過串口通信模塊向單片機發(fā)送加溫控制信號，以控制加溫爐向被控區(qū)域加溫，同時實時監(jiān)測由串口通信模塊接收到的溫度信息，當溫度達到預(yù)定值時，再次通過串口通信模塊向單片機發(fā)送控制信號，停止向被控區(qū)域加溫。當被控區(qū)域的溫度長時間超出預(yù)定的溫度上、下限時，信號控制模塊向單片機發(fā)送報警控制信號，以供工程技術(shù)人員進行現(xiàn)場檢查和確認。信號控制模塊的設(shè)計流程圖見圖6所示。

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圖6 信號控制模塊設(shè)計流程圖

4 結(jié) 語

本文設(shè)計的溫度控制與采集系統(tǒng)可實現(xiàn)對被控區(qū)域溫度的有效實時監(jiān)測，能夠根據(jù)預(yù)定的溫度上、下限范圍實現(xiàn)溫度的自動化調(diào)節(jié)、控制，并能夠?qū)囟刃畔⑦M行存儲和二次處理分析。該系統(tǒng)具有研制成本低、精度高、可靠性強、操作靈活、可擴展性強的特點，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

參考文獻

[1] 胡乾斌，李光斌，李玲，等.單片微型計算機原理與應(yīng)用[M].

2版.武漢：華中科技大學出版社，2006.

[2] 蔣輝平，周國雄.單片機原理與應(yīng)用設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.

[3] 李景峰，潘恒.Visual C++串口通信技術(shù)詳解[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[4] 明日科技. SQL Server從入門到精通[M].北京：清華大學出版社，2012.

第6篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：單片機； SHT11； DS1302；溫、濕度控制

中圖分類號：TN710-34文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2011)09-0118-03

Temperature and Humidity Control System of Warehouse Based on MCU

MAN Hong, ZOU Cun-ming, JI Yong-gang

(Information Engineering College, Dalian Jiaotong University, Dalian 116052, China)

Abstract： According to the low automatic degree of the warehouse of agricultural seed and the difficulty in large area management, an intelligent temperature and humidity control system with MCU of ATMEL Company is designed. The system realized the temperature and humidity value set of PC through serial communication, enhanced the intellectualization of the warehouse, built the hardware circuits based on MCU, and tested the software and hardware of the system. The structure, working principle and fuzzy control algorithm are introduced. The actual effect about the system is good.

Keywords： MCU; SHT11; DS1302; temperature and humidity control

0 引言

溫、濕度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，對于農(nóng)產(chǎn)品種子來說，對環(huán)境溫度與濕度有著比較嚴格的要求。人們通常使用溫度計、濕度計來測量倉庫的溫度和濕度，通過人工加熱、加濕、通風和降溫等方法來控制倉庫的溫、濕度，這種方法不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。同時溫度與相對濕度的大幅度變化可能導致種子大范圍腐爛或者影響種子的發(fā)芽率，從而帶來極大的經(jīng)濟及財產(chǎn)損失。因此，保持適宜的倉庫溫度、濕度對保證農(nóng)產(chǎn)品種子存儲質(zhì)量十分重要。

目前市場上的各種溫度控制設(shè)備大多只能根據(jù)簡單的溫度變化規(guī)律制定控制算法，系統(tǒng)擴展性較差。本系統(tǒng)采集了種子倉庫所在地一年的溫度變化規(guī)律，并使用能適應(yīng)季節(jié)變化、節(jié)省能源的模糊控制算法，結(jié)合AT89S51單片機技術(shù)研制了一種穩(wěn)定性高、成本低的溫、濕度智能控制系統(tǒng)，采用上、下位機控制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)全方位智能化的倉庫管理控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

該系統(tǒng)采用PC機作為上位機監(jiān)控單元，AT89S51單片機作為下位機控制器，其設(shè)備包括溫度、濕度檢測模塊，溫、濕度輸出控制模塊，鍵盤輸入模塊、LCD顯示模塊及上下位機通信模塊、報警模塊等。其中設(shè)備采用RS 485串行通信接口方式和上位機實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)交換，用以實現(xiàn)向用戶發(fā)送信息，用戶對設(shè)備進行操作處理等功能［1-2］。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)可以通過鍵盤設(shè)定模塊或者上位機下裝模塊進行系統(tǒng)給定值的設(shè)置來調(diào)整倉庫溫、濕度控制范圍。溫度、濕度檢測模塊將倉庫內(nèi)的溫、濕度信息傳到單片機，單片機根據(jù)實際情況發(fā)出控制信號驅(qū)動控制模塊進行相應(yīng)操作，同時將當前信息存儲到單片機相應(yīng)內(nèi)存單元中并上傳數(shù)據(jù)到上位機顯示及保存。當溫度或者濕度超過設(shè)定的范圍上下限時，控制器將會啟動或者停止相應(yīng)設(shè)備來調(diào)整環(huán)境濕度和溫度，同時將各種調(diào)整信息在LCD上顯示并發(fā)出報警信號。控制信息同時在上位機顯示并報警，建立控制日志保存。另外還可以設(shè)計一些通用接口，為以后設(shè)備功能擴展提供方便。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 控制器的設(shè)計

此系統(tǒng)下位機采用模塊化設(shè)計，由AT89S51主控芯片，溫、濕度檢測模塊，輸出控制模塊，鍵盤輸入模塊，LCD顯示模塊，上下位機通信模塊等幾部分組成。溫、濕度檢測模塊使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20測量倉庫的溫度，使用溫、濕度傳感器SHT11測量濕度。輸出控制模塊的控制信號由單片機控制器提供，通過光電隔離器傳送信號到繼電器控制各執(zhí)行電機動作來調(diào)節(jié)倉庫的溫、濕度。單片機的P2.0～P2.4接口分別作為驅(qū)動空調(diào)加熱制冷、循環(huán)風機、排濕窗風門的I/O接口。在I/O接口輸出電平為0時，K1開關(guān)斷開，相應(yīng)執(zhí)行電機不工作；在I/O接口輸出電平為1時，光電隔離器輸出信號使K1開關(guān)閉合，相應(yīng)執(zhí)行電機工作。鍵盤和通信模塊采用查詢方式實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的設(shè)置，從而達到對系統(tǒng)溫、濕度值和其限定范圍的及時調(diào)節(jié)。如果出現(xiàn)異常情況，設(shè)備將立即通過RS 485將事件傳送給遠程主機，發(fā)出報警信號［3-5］。

2.2 溫度檢測模塊

此系統(tǒng)的溫度檢測模塊根據(jù)倉庫面積的大小可增加多處檢測點，而數(shù)字溫度傳感器DS18B20［3］就具有支持多點組網(wǎng)的功能，可將多個DS18B20并連在惟一的三線上，實現(xiàn)多點溫度檢測，其測溫范圍為-55～+125 ℃，固有測溫分辨率為0.5 ℃,工作電源為DC 3～5 V，測量結(jié)果以9～12位數(shù)字量的方式串行傳送。其檢測電路如圖2所示。

圖2 溫度檢測模塊電路

2.3 濕度檢測模塊

濕度測量模塊為了節(jié)省控制器I/O接口并方便以后的芯片功能擴展，采用SHT11溫、濕度傳感器［6］。此傳感器是高度集成，將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D 轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上，提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡單，支持CRC傳輸校驗，傳輸可靠性高，測量精確度高，由于同時集成溫、濕度傳感器，可以提供溫度補償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點計算功能。SHT11可通過DATA數(shù)據(jù)總線直接輸出數(shù)字量濕度值。該濕度值稱為“相對濕度”,需要進行線性補償和溫度補償后才能得到較為準確的濕度值。由于相對濕度數(shù)字輸出特性呈一定的非線性，因此為了補償濕度傳感器的非線性，可按下式修正濕度值：

RHlinear=C1+C2×SORH+C3×SO2RH

式中：RHlinear為經(jīng)過線性補償后的濕度值;SORH為相對濕度測量值;C1,C2,C3為線性補償系數(shù)，取值如表1所列。

表1 濕度線性補償系數(shù)

SORHC1C2C3

12位-40.040 5-2.8×106

8位-40.648-7.2×104

而實際溫度和測試參考溫度25 ℃有所不同，所以對線性補償后的濕度值進行溫度補償很有必要。補償公式如下：

RHtrue=(T-25)×(t1+t2×SORH)+RHlinear

式中：RHtrue為經(jīng)過線性補償和溫度補償后的濕度值;T為測試濕度值時的溫度(單位：℃);t1和t2為溫度補償系數(shù)，取值如表2所示。

表2 濕度值溫度補償系數(shù)

SORHt1t2

12位0.010.000 08

8位0.010.001 28

具體濕度檢測模塊電路如圖3所示。

圖3 濕度檢測模塊電路

2.4 輸出驅(qū)動控制模塊及報警模塊

輸出驅(qū)動控制模塊通過控制芯片產(chǎn)生電信號，控制相應(yīng)的設(shè)備運轉(zhuǎn)或者停止，實現(xiàn)倉庫溫度和濕度的自動調(diào)節(jié)。當檢測到的溫度和濕度值大于或小于設(shè)定值時，報警模塊同時會發(fā)生報警信號通知用戶注意當前狀況，必要時需采取相應(yīng)人工措施［7-9］。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

由于溫、濕度變化規(guī)律性不強，被檢測對象的溫、濕度具有非線性、熱慣性、時變性等特點，較難建立精確的數(shù)學模型。而模糊控制算法不需要建立精確的數(shù)學模型，可依據(jù)人工實際操作經(jīng)驗，將其抽象為一系列的控制算法后通過計算機完成控制過程，具有控制動態(tài)響應(yīng)好、超調(diào)小、穩(wěn)定性強等特點［10］。

控制器可以自動檢測晝夜、季節(jié)、室內(nèi)環(huán)境溫、濕度值的變化，利用模糊算法實現(xiàn)自動控制過程。倉庫存儲土豆種子的溫度控制在-1～+3 ℃之間，相對濕度保持在45%~70％較為適宜。

溫、濕度控制程序中，溫、濕度各有2個輸入數(shù)據(jù)和1個輸出數(shù)據(jù)。e為溫、濕度偏差;Δe為溫、濕度變化率;u為輸出控制變量，其值分別為：

e={PL,PM,PS,0,NS,NM,NL}

Δe={PL,PM,PS,0,NS,NM,NL}

u={PL,PM,PS,0,NS,NM,NL}

其中：PL表示負大；PM表示負中；PS表示負?。籒S表示正??；NM表示正中；NL表示正大。然后根據(jù)專家知識和操作人員的經(jīng)驗，建立模糊控制表。其模糊關(guān)系可以用多個條件語句表示，例如：IF e=NL and Δe=NL then u=SM；根據(jù)模糊推理進行運算，即可推出控制結(jié)果。

在主程序中，主要負責倉庫中溫、濕度的實時顯示，讀取并處理傳感器測量的溫、濕度值，當實際值與事先設(shè)定的溫、濕度上下限值不同時，發(fā)出控制信號，驅(qū)動輸出控制單元啟動或停止執(zhí)行控制電機，同時發(fā)出報警信號，通知用戶當前發(fā)生的狀況并作相應(yīng)控制日志記錄。主程序流程圖和溫、濕度采集處理流程圖分別如圖4,圖5所示。

圖4 主程序流程圖

圖5 溫、濕度采集處理框圖

4 結(jié) 語

采用模糊控制算法非常適合大型倉庫中多點溫度和濕度的檢測與控制，具有可靠性高、成本低廉、能耗低、反應(yīng)靈敏、以及可擴展性好等特點。該設(shè)備具備一定的通用性，經(jīng)過簡單的改進，就能服務(wù)于國防工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)上的各個方面。

參考文獻

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第7篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

溫濕度傳感器SHT91ATmega16單片機OCMJ液晶顯示器

1 緒論

1.1背景及意義

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，工業(yè)化程度的提高，自動化技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代化的廠房里已經(jīng)基本實現(xiàn)了機械化，自動化。而很多的精密機械正常工作都需要一定的環(huán)境，當環(huán)境中的某些指標超出了其工作范圍時機器就無法正常工作，甚至會出現(xiàn)一些危險事故，造成巨大損失。溫度，濕度就是其中的很重要的兩個因素。因此做一個基于單片機的溫濕度控制系統(tǒng)有其重要的現(xiàn)實意義。

2基于單片機的溫濕度控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案

2.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案

系統(tǒng)的總體設(shè)計方案框圖如圖2-1所示，主要由溫濕度監(jiān)測儀和上位PC機兩部分組成。兩部分之間通過RS-485串行通信總線連接，完成倉庫環(huán)境濕度的在線測量、數(shù)據(jù)遠距離傳輸和集中顯示管理等。

3硬件電路設(shè)計

本設(shè)計是基于單片機對數(shù)字信號的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號，和A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，本設(shè)計以ATmega16基本系統(tǒng)為核心的一套檢測控制系統(tǒng)，其中包括單片機、復(fù)位電路、溫度檢測、濕度檢測及顯示、報警電路控制系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計。

3.1信號采集模塊

在整個溫度濕度監(jiān)測系統(tǒng)中，信號采集模快起著非常重要的作用。整個系統(tǒng)的好壞主要取決于傳感器性能的優(yōu)劣，傳感器的精度在一定程度上決定了整個系統(tǒng)的精度。綜合來考慮，最后選用推DHT91這款溫濕度傳感器。該傳感器在極為精確的恒溫室中進行標定，以鏡面冷凝式露點儀為參照。測量精度為±3%RH，并且品質(zhì)卓越、響應(yīng)超快、抗干擾能力強、極高的性價比。

3.2電源模塊

電源模塊可以直接提供正5V的直流電壓，但是由于在一些工業(yè)環(huán)境中并不提供直流電源，而都是交流電源，為確保其實用性，在電源這一部分，提供了整流穩(wěn)壓電路，可以把交流電壓變成5V的電壓，為整個電路板提供電源。

3.4顯示模塊

顯示模塊采用OCMJ4*8C液晶顯示器，它是漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16*16點陣）、128個字符（8*16點陣）及64*256點陣顯示RAM（GDRAM）。具有多種軟件功能，如：光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等。

3.5報警模塊

報警器在整個系統(tǒng)中也起著非常重要的作用，它是高電平報警，一旦監(jiān)測到的溫度、濕度值的任意一個超過其設(shè)定范圍，馬上通過蜂鳴器發(fā)出報警聲音，提示使用者出現(xiàn)報警狀態(tài)，以保證倉庫處在最佳環(huán)境中。

4軟件部分的設(shè)計

4.1軟件組成

軟件部分的設(shè)計采用模塊化程序設(shè)計與結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的思想，即將程序整體分解為幾個相對獨立的模塊。主要包括主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、報警模塊、控制模塊等，各模塊的軟件共同作用，完成倉庫環(huán)境溫濕度的監(jiān)測任務(wù)。

4.2主程序模塊

主程序模塊的主要任務(wù)是將各個模塊進行協(xié)調(diào)處理和實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。其首先完成初始化工作，初始化后進入循環(huán)處理，在循環(huán)的過程中，主處理獲得采集模塊的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進行處理，處理后的結(jié)果通過顯示模塊顯示。

4.3數(shù)據(jù)采集模塊

由于DHT91溫濕度傳感器的輸出為數(shù)字信號，無須進行A/D轉(zhuǎn)換。此采集模塊主要是單片機通過I/O端口采集信號，通過延時程序來控制采集的時間間隔，并通過使確認位ACK為高電平來結(jié)束濕度的測量。

4.4顯示模塊

顯示模塊主要完成數(shù)據(jù)的顯示功能。首先當模塊接受指令前，單片機必須確認模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，然后根據(jù)接受到指令顯示相關(guān)的內(nèi)容在屏幕上。

4.5報警模塊

單片機通過對所測的濕度值與上下限進行比較，判斷是否超出范圍，如果一旦發(fā)現(xiàn)超出，通過PC0口輸出低電平進行報警。

5結(jié)論

本次設(shè)計的基于單片機的倉庫溫度濕度控制系統(tǒng)，通過DHT91傳感器器對倉庫內(nèi)環(huán)境的微弱信號濕度的采集，直接輸出數(shù)字數(shù)字信號到低功耗單片機AVR集中處理，然后通過液晶顯示器顯示。這樣不僅可以通過對周圍環(huán)境的濕度的自動監(jiān)測以保證倉庫的最佳儲存環(huán)境，而且也降低了能耗，測量的精度也較高。因此，在倉庫儲存的應(yīng)用領(lǐng)域有著良好的前景。

但電路的設(shè)計中還有許多需要改進的地方，這將在以后的設(shè)計里還有待于進一步完善。

參考文獻：

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第8篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：單片機、溫度傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器

一、單片機溫度控制系統(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，對系統(tǒng)的快速性要求不高。以下簡單分析了單片機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計過程及實現(xiàn)方法?，F(xiàn)場溫度經(jīng)溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送單片機，單片機根據(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℃，啟動單片機溫度控制系統(tǒng)后首先按下第一個按鍵開始最低溫度的設(shè)置，這時數(shù)碼管顯示溫度數(shù)值，每隔一秒溫度數(shù)值增加一度，當滿足用戶溫度設(shè)置最低值時再按一下第一個按鍵完成最低溫度的設(shè)置，依次類推通過第二個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。

二、溫度檢測的設(shè)計

系統(tǒng)測溫采用AD590溫度傳感器，AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：

1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)；即：，式中：Ir—流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學溫度，單位為K。

2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃；

3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V；

4、輸出電阻為710MW；

5、精度高。

AD590溫度傳感器輸出信號經(jīng)放大電路放大10倍，再送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804，轉(zhuǎn)換后送單片機。根據(jù)AD590溫度傳感器特性以及放大10倍后的電壓值與現(xiàn)場溫度的比較發(fā)現(xiàn)，實際溫度轉(zhuǎn)換后送入單片機的值與按鍵輸入數(shù)值之間有一定的差值，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入單片機的數(shù)值是按鍵輸入值得2.5倍。由于單片機不能進行小數(shù)乘法運算，所以先對按鍵輸入進行乘5，然后根據(jù)運算結(jié)果及程序狀態(tài)字的狀態(tài)再進行循環(huán)右移一位，如果溢出標志位為低電平時直接對累加器進行一次帶進位循環(huán)右移，如果溢出標志位為高電平時，先對進位標準位CY位置為高電平，然后再進行一次帶進位循環(huán)右移，通過上述操作使按鍵輸入的溫度值與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入單片機的溫度值相統(tǒng)一。

三、具體電路連接如圖所示

四、軟件編程

單片機溫度控制系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能實現(xiàn)對溫度的控制，需要給單片機編寫程序，下面給出了溫度控制系統(tǒng)的編程方法。

ORG00H

START：ANLP1，#00H；顯示00

JBP3.4，$；T0=0？有鍵按下？

CALLDELAY1；消除抖動

JNBP3.4，$；T0=1？放下？

MOVR0，#00；計溫指針初值

L1：MOVA，R0；計溫指針載入ACC

MOVP1，A；輸出至P1顯示

MOVR5，#10；延時1秒

A1：MOVR6，#200

D1：MOVR7，#248；0.5毫秒

JNBP3.4，L2；第2次按下T0？

DJNZR7，$

DJNZR6，D1

DJNZR5，A1

INCA

DAA

MOVR0,A

JMPL1

L2：CALLDELAY1；第2次按消除抖動

JBP3.4，L3；放開了沒？是則

；跳至L3停止

JMPL2

L3:MOVA，R0

CALLCHANGE

MOV31H,A；下限溫度存入31H

JBP3.5，$；T1=0？有鍵按下？

CALLDELAY1；消除抖動

JNBP3.5，$；T1=1？放開？

MOVR0，#00；計溫指針初值

L4：MOVA，RO；計溫指針載入ACC

MOVP1，A；顯示00

MOVR5，#10；延時1秒

A2：MOVR6，#200

D2：MOVR7，#248；0.5毫秒

JNBP3.5，L5；第二次按下T1？DJNZR7，$

DJNZR6，D2

DJNZR5,A2

ADDA,#01H

DAA

MOVR0,A

JMPL4

L5:CALLDELAY1；第2次按消除抖動

JBP3.5，L6；放開了？是則跳至L6

JMPL5

L6：MOVA，RO；

CALLCHANGE

MOV30H，A；上限溫度存入30H

DELAY1：MOVR6，#60；30毫秒

D3：MOVR7，#248

DJNZR7，$

DJNZR6，D3

RET

CHANGE：MOVB，#5

MULAB

JNOD4

SETBC

D4：RRCA

RET

MOV32H，#0FFH；32H舊溫度寄存

；器初值

AAA：MOVX@R0，A；使BUS為高阻抗

；并令A(yù)DC0804開始轉(zhuǎn)換

WAIT：JBP2.0，ADC；檢測轉(zhuǎn)換完成否

JMPWAIT

ADC：MOVXA，@RO；將轉(zhuǎn)換好的值送入

；累加器

MOV33H，A；將現(xiàn)在溫度值存入33H

CLRC；C=0

SUBBA，32H

JCTDOWN；C=0取入值較大，表示

；溫度上升，C=1表示下降

TUP：MOVA，33H；將現(xiàn)在溫度值存入A

CLRC

SUBBA，30H；與上限溫度作比較

JCLOOP；C=1時表示比上限小須

；加熱，C=0表示比上限大，停止加熱

SETBP2.1

JMPLOOP

TDOWN：MOVA，33H；將現(xiàn)在溫度值存入A

CLRC

SUBBA，31H；與下限溫度作比較

JNCLOOP；C=1時表示比下限小，須

；加熱，C=0表示比下限大

CLRP2.1；令P2.1動作

LOOP：MOV32H，33H

CLRA

MOVR4，#0FFH；延時

DJNZR4，$

JMPAAA

END

五、結(jié)語：

本文給出了用單片機在0℃～99℃之間，通過用戶設(shè)置溫度上限、下限值來實現(xiàn)一定范圍內(nèi)溫度的控制；給出了溫度控制系統(tǒng)的硬件連接電路以及軟件程序，此系統(tǒng)溫度控制只是單片機廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中的一例，相信通過大家的聰明才智和努力，一定會使單片機的應(yīng)用更加廣泛化。

參考文獻：

第9篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：溫度控制單片機硬件設(shè)計檢測技術(shù)

中圖分類號：TP368.11 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）02-0021-02

1 引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和超大規(guī)模集成電路設(shè)計以及制造工藝的進一步提高，單片機技術(shù)已被被廣泛的運用到國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活中的各個領(lǐng)域。單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。采用MCS-51單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。

2 工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

用單片機系統(tǒng)對溫度進行實時采集與控制，即用溫度傳感器AD590對外界溫度進行實時采集，采集回來的實際溫度與設(shè)定的兩個溫度進行比較來控制風扇和加熱器的工作，同時要在數(shù)碼管上顯示出溫度。而且我們可以通過按鍵隨意的設(shè)定兩個溫度值（在0℃—99℃）。主要解決的是要對傳感器AD590采集回來電流信號首先要轉(zhuǎn)換為電壓信號接著要對它進行調(diào)理，調(diào)理后的模擬量要通過A/D轉(zhuǎn)換TLC2543轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號再送給單片機處理。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 電壓基準電路

由于模數(shù)轉(zhuǎn)換需要的參考電壓VREF比較精確，一般的穩(wěn)壓電源可能無法滿足要求，故采用TL431精密穩(wěn)壓源來提供，如圖2所示，調(diào)整電位器R5可獲得2.5V——5V的輸出電壓VREF。經(jīng)過運放組成的二倍放大器為AD590提供電壓基準，這樣做可抵消一部分TL431因為溫漂帶來的誤差。

Vref =（1+R5/R4）V3 V3=2.5V

Vref（max）=2×2.5=5V VTREF=（1+R9/R10）Vref=2×5V=10V

3.2 電壓調(diào)理電路

溫度測量部分采用集成溫度傳感器AD590。它的非線性為0.8℃，測溫精度為0.3℃，其測溫重復(fù)性優(yōu)于0.1℃。預(yù)算放大器用OP07超低漂移高精度運算，其共模抑制比達120dB，增益達104 dB，溫漂僅為0.7Mv/℃，并且還具有小偏置電流，失調(diào)電流等特性，對于保證小信號的低噪音起到?jīng)Q定性的作用。經(jīng)過調(diào)整的采集信號送給A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換后由單片機進行處理。

AD590的輸出電流凱式溫度（°K）成正比，0°K時輸出0A，每°K電流增加1微安。簡單實用的AD590接口是串接一個10KΩ電阻再接地，即可產(chǎn)生10*（273.2+T℃）毫伏，這個電壓先經(jīng)一個運算放大器所組成的緩沖器，以避免負載效應(yīng)。當0℃時，VA=10*273.2mV =2.732V、100℃時，VA=10*3.732mV=3.732V，不是很人性化，如果將VA減去2.732，則0℃時VA為0V、100℃時VA為1V，溫度每增加1℃，VA增加0.01V，這樣比較容易被接受！我們利用一個運算放大器構(gòu)成減法器，以進行減法功能。用數(shù)字萬用表測VB，調(diào)整電位器VR56，讓VB為1.366V，則VC=-（VA-2.732）。在使用TLC2543將此電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號時，若TLC2543的參考電壓為5V的話，其Vlsb為50mV，則還需將VC再放大-5倍，使溫度增加1℃時，VC增加0.05V，如圖3所示。

3.3 風扇驅(qū)動電路

風扇驅(qū)動電路前級采用用光電耦合器進行強弱電路隔離，有效的降低了后級強電流對前級控制系統(tǒng)的干擾。后級采用兩級放大電路，以滿足功率要求，如圖4所示。

3.4 加熱驅(qū)動電路

加熱驅(qū)動電路采用了光電耦合器件和大功率場效應(yīng)管組成的固態(tài)繼電器，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，如圖5所示。

前級采用光電耦合器進行強弱電路隔離，有效的降低了后級強電流對前級控制系統(tǒng)的干擾。后級我們使用了動態(tài)內(nèi)阻小，功耗低的N溝道MOSFET管，IRF3710極限ID為40A，完全能夠滿足條件。

3.5 顯示電路

同時使用多個7段LED數(shù)碼管時，可采用掃描式顯示，即將每個7段LED數(shù)碼管的a，b，c，d，e，f，g都連接在一起，再使用7448及74LS49輸出高電平來推動共陰極7段LED數(shù)碼管晶體管分別驅(qū)動每個7段LED數(shù)碼管的共同引腳com，如圖6所示。

4 結(jié)語

本文討論了基于單片機的多路溫度控制器硬件設(shè)計方案，由單片機系統(tǒng)對溫度進行實時采集與控制，將實際溫度與設(shè)定的兩個溫度進行比較來控制風扇和加熱器的工作。本文重點介紹了多路溫度控制的整體框架結(jié)構(gòu)、硬件組成和電路設(shè)計。

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單片機溫度控制系統(tǒng)精選(九篇)

第1篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

第2篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

第3篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

第4篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

第5篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

第6篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

第7篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

第8篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

第9篇：單片機溫度控制系統(tǒng)范文

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