单片机温度控制系统篇1

1、 将配制好的中药液体放在容器中。

2、 开启电源，通过面板的小键盘设定好定时值和定温值。

3、 病人平躺在熏蒸床上，调节行走车对准需要熏蒸部位。

4、 系统进入正常工作。

一、 系统功能介绍

根据病人的实际需求，通过键盘设定好时间和温度，系统按照设定值开始工作，对患病部位进行定时、定温巡回熏蒸，当行走车走到最左端时，由左限传感器发出信号，单片机控制行走车向右行走。当行走车走到最右端时，由右限传感器发出信号，单片机控制行走车向左行走。时间显示采用倒计时方法，当所定时间减至0时，停止加温、行走车回到起点位置。蜂鸣器和光二极管发出结束的声、光提示信号。

二、 系统工作原理

要实现上面介绍的功能，科学地设计系统硬件是系统可靠运行的保证。本着设计合理、

运行可靠、易于实施和价格低廉的原则对硬件系统进行了通盘考虑。经过反复实验后被确定下来。硬件系统工作原理图如下图所示。

其中：S1作为修改增加键、S2作为修改减少键、S4作为修改定时/定温选择键、一旦

确定是修改定时还是修改定温后，由S1或S2键完成增减。S3作为行走和定位选择键。

当按键压下时，单片机通过P1.1、P1.2、P1.4或P2.7接收“0”信号。采用“0”作为

有效信号主要是出于这样的考虑：当小键盘接触不良时，避免系统产生误动作而造成对病人的伤害。因为键盘接触不良必然导致“浮空”现象，从单片机的接收角度看，有可能将“浮空”当成“1”信号。所以选择“0”有效是必要的。

若P2.7=0时：P1.0=0为定时时间增1、P1.1=0为定时时间减1

若P2.7=1时：若P1.0=0为定温值增1、P1.1=0时定温值减1

若P1.4=0时，查看P1.5和P1.6的状态，如果二者均为0，将P1.5和P1.6中的1位置

1，行走车巡回；如果二者的逻辑“或”不为0，将P1.5和P1.6均清0，行走车停（即定位）。

左、右转的驱动由型号为C9013三极管和型号为DAI4002D固态继电器组成。由于控

制巡回的过程实质是控制电机，而拖动行走车的电机的功率比较大，所以这里的电机属于强电范畴。DAI4002D固态继电器的最大优势是隔离作用，他能有效地将强电与单片机的逻辑弱信号隔开，使驱动变得简单而且可靠。

当P1.5或P1.6为1时，C9013导通，固态继电器导通，送出左右转信号。反之，固态

继电器断开，不送左右转信号。即行走车停实现定位。

左限与右限的信号输入是将左限和右限的位置信号由接近开关检测后送到单片机的INT0和INT1，在单片机内将二者设置成中断方式，上升延有效。当INT0或INT1有效时，通过单片机的中断系统快速作出反应，由中断服务子程序将相应端口置1或清0改变行走车的运行方向，到达巡回的目的。通过D2和D3可以直观地在系统面板上看出行走车是在向左还是向右行走或者是定位。

温度检测输入是将温度传感器18B20通过P2.6接入单片机，在程序的入口处对18B20进行初始化后就可以适时读出当前实际温度并送温度显示输出显示。

温度控制输出由R1(压敏电阻)、R2、RW1（电位器）、C1、D1（双向二极管）、SCR1（双向可控硅）组成，旋转RW1（电位器）改变C1的充放电时间通过D1（双向二极管）改变SCR1（双向可控硅）的导通角达到改变加热部件的电压，从而达到调节温度的目的。RW1（电位器）电阻有效值大，输出电压低；反之输出电压高。将单片机的控制信号经过积分器的输出控制RW1（电位器）的旋转角度来决定输出电压的高与低。这样一来，虽然加热元件端是强电，单片机提供的控制信号是弱电，但二者之间的耦合体是机械，杜绝了强电起、停时对单片机造成的工作不稳定的威胁。

通过以上对于系统原理的分析可以看出该系统有如下特点：

1、 系统硬件结构非常简单、合理、实用。

2、 操作方便、简单、明了。

单片机温度控制系统篇2

1、引言

温度采集系统可被广泛应用于工、农业生产和日常生活中，单片机控制温度采集控制系统就是为对温度进行检测和监控而设计的。采用PC机控制进行温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。系统以52系列单片机为控制核心，实现温度控制报警显示系统的设计，简单实用，具有一定的推广价值。

2、温度控制系统的整体方案设计

系统运用主从分布式思想，由一台PC作上位机，单片机作下位机，进行温度数据采集。该系统采用RS-232串行通讯标准，通过PC机控制单片机进行现场温度采集。温度值既可以送回主控PC进行数据处理，由显示器集中显示，也可以由下位机单独工作，实时显示当前各点的温度值，并对各点进行实时温度控制，并具有超温声光报警功能。工作原理如下：当单片机采集温度低于所设定的下限温度或高于设定的上限温度时，单片机控制数字温度传感器DS18B20系统，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机在处理数据之后，发出控制信号改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度值发送到显示电路显示。本设计选用LED数码管显示器，采用蜂鸣器报警。

为了实现预定值的设置，本系统采用的是直接和I/O口连接的三个按键来实现，分别代表循环切换键、加1键和减1键。循环切换键用来设定报警值，加1键和减1键用来设置温度的上下限值。O定完参数后，再按一次功能键，系统便进入了监控状态。

3、系统的硬件设计

（1）系统的硬件组成

本系统的设计包括对温度的采集、转换、显示以及报警等环节。系统的硬件主要由AT89S52单片机、DS18B20温度传感器、LED数码管、电源、RS232、蜂鸣器等组成各个功能环节的元器件构成。

（2）元器件的选择

1、PC机采用普通的个人计算机。个人计算机由硬件系统和软件系统组成，是一种能独立运行，完成特定功能的设备。个人计算机具有优良的性能，使用广泛。由PC机控制AT89S52单片机，完成系统的功能设计。

2、本设计中的下位机采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。DS18B20利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络，系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器。测温分辨率可达0.0625℃。它与传统的热敏电阻的不同之处在于它可直接将被测温度转换成船行数字信号供微处理器处理。DS18B20具有体积小、线路简单等特点。CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。

DS18B20最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20的数据接收和发送均由同一条线来完成。本系统为单点温度测试。DS18B20采用外部供电方式，理论上可以在一根数据总线上挂256个DS18B20，但实际应用中发现，如果挂接25个以上的DS18B20仍旧有可能产生功耗问题。另外单总线长度也不宜超过80M，否则也会影响到数据的传输。在这种情况下我们可以采用分组的方式，用单片机的多个I/O口来驱动多路DS18B20。本设计采用的是单路温度传感器测温的方式。在实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/O口线直接和电源相连，起到上拉的作用。

3.单片机

本设计最终选用ATMEL公司的8位单片机AT89S52作为本系统的CPU。

下面简单地介绍一下AT89S52的特性：与MCS-51产品兼容，包括引脚；8K字节可编程闪速程序存储器，寿命：1000次写/擦循环；全静态工作：0～33MHz；3级程序存储器加密锁定；256×8位内部RAM；32条可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；8个中断源；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式，从掉电模式中断恢复；看门狗定时器；双数据指针；断电标志等。

4.键盘以及显示电路

键盘电路比较简单，设立三个键K1，K2，K3。其中：

K1（“”键）：循环切换，可以选择设定温度传感器的上，下限温度报警值。

K2（“”键）：在设定传感器的上，下限温度报警值时，按“”键，设定值加1。

K3（“”键）：在设定传感器的上，下限温度报警值时，按“”键，设定值减1。

显示电路用显示器作为人机接口，尤其是作为本系统的温度监测仪器，是必需的。常用的显示器件主要有LED（发光二极管显示器）和LCD（液晶显示器），它们都具有耗电少，成本低，线路简单，寿命长等优点，广泛应用于智能仪表场合。本设计选用共阴极LED数码管显示器。我们所用的显示器主要用于显示温度值。

4、温度控制系统的软件设计

整个系统软件分为PC机软件和单片机软件，PC机进行现场可视化检测，单片机负责数据采集、处理和控制，PC机和单片机之间采用主从式通讯。

本系统软件采用汇编语言来编写。汇编语言程序具有代码效率高（编译后的指令代码占用存储空间小）和执行时间短等优势和特点。[7]由于单片机的存储器等资源有限，单片机应用程序中经常需要面对硬件操作，且对程序执行的时间有较为严格的要求或限制。因此，选用汇编语言程序设计具有诸多优势。

单片机中的程序分为主程序和各个功能模块。主程序是整个控制系统的核心，用来协调各执行模块和操作者的关系。功能模块则是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。

功能模块共有6个，分别是温度转换开始子程序、读出温度值子程序、根据温度进行控制子程序、温度显示模式设定子程序、温度数据计算处理子程序、显示数据BCD码刷新子程序、数码管显示子程序、键盘扫描以及按键处理程序、单片机与PC机串口通讯程序。

单片机温度控制系统篇3

在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。以下简单分析了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度的控制。本系统的测温范围为0℃～99℃，启动单片机温度控制系统后首先按下第一个按键开始最低温度的设置，这时数码管显示温度数值，每隔一秒温度数值增加一度，当满足用户温度设置最低值时再按一下第一个按键完成最低温度的设置，依次类推通过第二个按键完成最高温度的设置。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。

二、温度检测的设计

系统测温采用AD590温度传感器，AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：

1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即：，式中：Ir—流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T—热力学温度，单位为K。

2、AD590的测温范围为-55℃～+150℃；

3、AD590的电源电压范围为4V～30V；

4、输出电阻为710MW；

5、精度高。

AD590温度传感器输出信号经放大电路放大10倍，再送入模/数转换器ADC0804，转换后送单片机。根据AD590温度传感器特性以及放大10倍后的电压值与现场温度的比较发现，实际温度转换后送入单片机的值与按键输入数值之间有一定的差值，模/数转换器送入单片机的数值是按键输入值得2.5倍。由于单片机不能进行小数乘法运算，所以先对按键输入进行乘5，然后根据运算结果及程序状态字的状态再进行循环右移一位，如果溢出标志位为低电平时直接对累加器进行一次带进位循环右移，如果溢出标志位为高电平时，先对进位标准位CY位置为高电平，然后再进行一次带进位循环右移，通过上述操作使按键输入的温度值与模/数转换器送入单片机的温度值相统一。

三、具体电路连接如图所示

四、软件编程

单片机温度控制系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能实现对温度的控制，需要给单片机编写程序，下面给出了温度控制系统的编程方法。

五、结语：

本文给出了用单片机在0℃～99℃之间，通过用户设置温度上限、下限值来实现一定范围内温度的控制；给出了温度控制系统的硬件连接电路以及软件程序，此系统温度控制只是单片机广泛应用于各行各业中的一例，相信通过大家的聪明才智和努力，一定会使单片机的应用更加广泛化。

单片机温度控制系统篇4

（1）第一种方法是使用纯硬件的闭环控制系统。这个系统的优点是速度快，但可靠性相对较差，控制精度是比较低的，弹性小，电路复杂，调试，安装都不容易实现，高精度的温度控制的要求变得更加困难。

（2）第二种方法是将FPGA/CPLG或与使用FPGAIP核/CPLG方式。它是用FPGA/CPLG完成采集，存储，显示和A/D转换等功能，实现人机由IP核的相互作用和信号测量和分析功能。这种解决方案的优点是系统结构紧凑，可以实现复杂的测量和控制，操作简便;但其缺点是在调试过程的复杂性，成本较高。（3）第三种方法是将高精度温度传感器组合在一个芯片上。这是完全与微控制器接口进行系统控制和信号分析，由温度传感器信号采集和转换的前端进行。此方法克服了前两种方法的缺点，所以基于单片机和温度传感器控制的温度在理论上非常的可行。

3在一个温控系统中如何选择合适的单片机和传感器

3.1选择AT89C51作为系统的单片机单片机在整个控制系统中占有主导地位。在主要考虑选择时应该考虑单片机的处理速度，数据存储容量，价格和通信方式。在考虑适当后选择了控制系统的AT89C51作为主芯片。AT89C51具有以下特点：具有4KB的闪存芯片和128KB的程序存储器。AT89C51的最高频率可以达到32MHz的，具有8位数据的处理能力，拥有32个IO端口和两个定时器。

3.2选择DS18B20作为系统的传感器该系统采用DALLAS半导体公司生产线数字温度传感器DS18B20来采集温度数据，DS18B20属于全新一代的微处理器专为智能温度传感器的配置。在温度测量和控制仪表，测量和控制系统，以及大型设备的工业，民用，军事等众多领域有着非常广泛的应用。它的优点是特别明显，具有结构紧凑，简单界面，传输距离远等特点。

3.3确定适合单片机温度控制的系统框架系统包括数据采集模块，单片机控制模块，显示5部分模块，温度设定模块和所述驱动电路。实时数据采集模块负责采集温度数据，收集温度数据给单片机，由数据显示部分上显示所处理的微控制器。设置模块可以设置在预定的温度，当检测到的温度低于设定温度的情况下，单片机控制所述驱动电路以开始加热，并发出报警声；当检测到的温度高于设定温度时，停止加热。

4单片机温度控制原理概述

传感器是测量温度信息的主要载体，通过将电压信号转化成的毫伏级后的传感器的温度信息提供给电路，然后通过电路放大，弱电压信号慢慢地放大，微控制器的范围内调节的可自由支配的，然后通过输入端A/D转换器的电压信号转换成数字信号进行转换。然后，相应软件的数字信号被输入到主机中去。使用中的信号采集到微控制器中，为了提高测量的精确度，必须在采样时将信号进行数字滤波。同时，信号的数字滤波处理后，它就会逐渐被转换成适当的标度，所得到的温度指标显示在IED屏幕上。同时还可以将温度值与提前设定的温度值进行比较，然后按照积分分离PID控制偏差之间的两个算法分析的大小，从而得出最终输出的控制值，然后确定出导通时间与输出功率以及控制量的热值，从而有效地调节环境的温度来达到目的。整个温度控制系统，它的主要目的是使实时单芯片温度可以有效地检测和精确的控制，从而解决了工业生产和日常生活的温度控制方面很难解决的问题。在难以控制的情况下，利用十进制数字显示器的实际温度值，这有利于实现人们进行简单和方便的温度监测。

5单片机温度控制系统的设计硬件和软件系统

5.1温度控制系统的硬件电路系统的原理及组成温度控制系统的硬件电路包括温度传感器电路，D/A转换电路，A/D转换电路，单片机最小系统电路，带通滤波电路，放大电路，以及一个数字的复用器电路的电磁阀控制电路和开关电路等。当然，为了实现不同的设计要求，仍然可以建立在一个单一的芯片上而在系统的设备不同的电路和在不同的配置。例如可以使用键盘来控制矩阵电路，可用于实现温度报警蜂鸣器和使用一些液晶显示模块，在温度异常时将在液晶显示屏上显示出来。通过这些不同的外设模块，可以更好地提高单片机温度控制系统。

5.2温度控制系统软件开发理论温度控制系统的软件主要是用C语言编写，实现了单片机的控制权。通过C语言可以实现单片机对温度的采集的频率的控制、实现温度的显示和控制等不同的功能。控制系统程序包括主程序和子程序。主程序主要用于实现单片机的初始化，将温度传感器的初始化设置（读取温度，加工温度，存储温度）被初始化，并且进行键盘与液晶显示器的初始化。使用该方法的主程序循环查询来实现对温度的采集和对温度显示的控制。主程序的主要作用是实时采集温度的，并且所述传感器的二进制代码读入到单片机内，并随后经单片机的处理转化成十进制显示在液晶显示器的上方。

单片机温度控制系统篇5

2．1系统主结构设计

该温度控制系统由主控制系统、温度采集模块、温度显示模块、温度动态控制系统、报警模块和按键控制系统组成。

2．2单片机主控系统

作为温度控制系统的核心部分，单片机承载着对温度信息的处理、按键的扫描识别、温度动态控制系统的协调、输出显示温度和报警的任务。本文采用的AT89C52单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机。其内部有8k字节可重擦写Flash闪存，成本低廉，兼容MCS－51系列的所有指令，程序语言丰富;与AT89C51相比，存储空间更大，中断源更多，方便后期其他模块的添加;技术成熟，因此在自动控制等领域被广泛采用。AT89C52单片机主控制系统与其他模块连接原理图如图2所示。P1．0～P1．4口为键盘输入端口，通过对应按键对目标温度的上下限进行设定。数字温度传感器总线与单片机的P1．7口相接，经过单片机处理之后，测得的温度输出至P0口，通过LCD1602显示出来。温度动态控制信号通过单片机P2．4～P2．6口传输。加热管和散热风扇采用的是220V的交流电，温度控制口接相应控制电路的继电器，通过继电器控制加热、散热部分的工作。

2．3温度采集模块

DS18B20是由美国DALLAS公司生产的数字温度传感器，它通过单总线协议依靠一个单线端口进行通讯。其仅占用一个单片机的I/O口，无需其他任何外部件，把环境温度直接转化成数字信号，以数字码方式串行输出，从而简化了传感器和微处理器之间的接口。该传感器可以单个于单片机连接实现温度采集功能，在需要采集多点温度数据时，只需将多片DS18B20同时挂在一条总线上，由软件对每个温度传感器的ROM编码进行识别即可，具有成本低、结构简单、供电方式多样、方便扩展和可靠性高等优点。

2．4温度动态控制系统

温度动态控制系统主要由加热管、引风机、继电器等构成。单片机的P2．4口接主加热管的控制继电器，通过输出高低电平来实现主加热管的启动和停止;单片机的P2．5口与控制调温加热管的继电器相连;降温风机控制继电器控制端和高温报警电路，与单片机的P2．6口相连。

3系统软件设计

3．1主程序流程图

系统开机启动后，通过温度控制按键设定干燥温度范围;由传感器DS18B20采集实时温度，通过控制系统的对比给出控制信号，同时定时对按键进行扫描，以随时调整目标温度范围。

3．2温度数据读写子程序设计

由于DS18B20单总线通讯方式的特殊性，传感器读写温度数据具有严格的时序要求。工作时序包括初始化、读时序和写时序。单片机的命令和温度数据的传输都从执行单片机写时序的指令时开始，对于单片机需要DS18B20送回数据，要在写时序命令执行之后再启动写时序指令才能完成对数据的接收。总线通讯方式使得硬件电路的连接变得简单，但也使得程序部分变得复杂。本文采用的是一个传感器，因此在串口通讯时不需要识别传感器的序列号，程序中写入跳过读ROM序列号步骤。

3．3按键扫描子程序

由于不同的加热干燥对象对温度的要求不同，加热的温度控制部分要能够方便、快捷地设置温度上、下限。在干燥物的不同阶段，干燥的温度有所不同，在干燥过程中温度的范围需要做出调整。这就要求温度的上、下限设置在干燥的过程中也能够执行。因此，单片机在执行温度采集、显示和控制的同时，也要时刻监视按键是否被按下，对温度设定进行调整。针对这一问题，在程序中加入一个按键扫描子程序，定期执行按键的扫描功能，同时也要有中断子程序保持设定完温度之后单片机可以继续刚才未完成的工作。因此，按键扫描程序设计的思路是:在开机启动阶段，通过按键对控制温度范围进行初设定;在工作过程中，单片机定期对按键进行扫描，判断是否有按键被按下，如果有按键被按下，则加入一个外部中断，单片机转而执行干燥温度范围调整指令;待任务完成之后，继续返回执行温度控制命令。

4proteus仿真结果

温度控制系统硬件电路设计部分在proteus软件上完成，当C语言程序在keil软件上编译调试成功之后，导入单片机进行系统总调试。温度采集模块:DS18B20的温度实时数据能够有效地显示出来;键盘控制模块，相应按键按下之后，程序立即响应指定的动作指令;温度控制模块:采集的温度低于设定低温下限时加热管工作，高于温度上限时停止加热并且风扇开启降温;报警模块同样工作正常。调试后的温度显示结果如图4所示。LT、HT分别表示设定的温度下限与上限，1602的第2行显示实时温度。

5结论

单片机温度控制系统篇6

中图分类号：TH811 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（c）-0022-02

温湿度控制器是以先进的单片机为控制核心，采用进口高性能温湿度传感器，可同时对温度、湿度信号进行测量控制，并实现液晶数字显示，还可通过按键对温、湿度分别进行上、下限设置和显示，从而使仪表可以根据现场情况，自动启动风扇或加热器，对被测环境的实际温、湿度自动调节的设备。在大多数生产过程中，温度和湿度是非常重要的参数。现如今，随着工业化进程的不断加快，很多工业生产和制造设备都采用了全新的自动化技术，想要在生产过程中使这些自动化设备能够安全稳定地运行，温湿度的控制系统是必不可少的。可见，良好的温湿度控制系统是设备能够正常运行的基本保障。

1 单片机温湿度控制系统设计的研究意义

温度和湿度无疑是最不容易控制的，可是现在很多的工厂都有严格规定的温湿度指标，在这种背景下，优质的温湿度控制系统的使用是非常重要的。

在实际的生产过程和储存过程中，温湿度的控制直接影响着产品的品质。为了保障更多的优质产品的生产，必须要加强对于温湿度的监控，但是传统的人工监控方法又过于费时和费力，对于时机的把握也不是那么到位，经常容易出现失误。随着科学技术的不断发展，温湿度检测控制技术也越来越成熟，以单片机为核心的控制系统的优势逐渐体现出来。所以，从数字化的单片机技术入手，向着自动化、数字化、智能化的方向不断发展是当前的首要任务。

2 单片机温湿度控制系统的主要电路

2.1 温湿度控制系统的显示电路

目前，温湿度控制器显示设备一般是LCD1602，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点型液晶模块。这种工业字符型液晶，能够同时显示16×02即32个字符（16列2行）。一般是用3.3 V或者5 V特的工作电压，并且对比度是可以调整的。其中包括了很多复位电路，可以提供很多控制指令，例如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能。

2.2 继电器控制电路

继电器是一种电控制器件，当输入量达到规定的数值以后，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器，具有很强大的控制性。温湿度控制电路一般由4个继电器组合而成，当温度达到一定强度的时候，指定的继电器就会产生吸合作用来降低温度。同理，4个继电器分别对应高温，低温，高湿度，低湿度等4种现象。

2.3 声光报警器

声光报警器，又被称为声光警号，可以同时发出声、光两种警示信号。一般设计采用的是LED红绿灯，当检测到的数据超过规定数值，就会亮起红灯，并且发出警示声来提醒人们。工作电压可定制，一般采用220 V电压。声光报警器可以让工作人员更加及时地发现问题并进行应对，有效地降低了由于温湿度带来的不必要的经济损失。

2.4 检测电路

在设计过程中，一般采用温湿度传感器DHT11作为主要的检测电路，DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。 精度湿度±5%RH，温度±2℃，量程湿度20%～90%RH， 温度0 ℃～50 ℃，并且采用了专用的温湿度传感器及数字模块采集技术，是一款复合型传感器，不需要额外的部件，超低能耗和超远的数据传导系统使其具有优良的可靠性和卓越的长期稳定性。

3 单片机温湿度控制系统的软件设计

单片机温湿度控制系统的软件设计一般分为两大部分。

首先，介绍次程序和主程序，次程序主要包括定时器ER的中断、数据的输入和输出，温湿度规定数值的规定和检测等等，属于一个类似于辅助的程序。主程序，温湿度控制系统的主程序也被称为主函数，在给主函数充电后，主函数可以启动温湿度检测电路，通过检测来收集数据，通过单片机来对这些数据进接收和处理，之后再向LCD1602液晶显示器传输并且显示出来加以判断。如果温湿度不符合要求，对应的继电器就会通过吸合反应来达成降低温度、降低湿度或者升温等目的，反之如果温湿度没有超过规定的数值，那么再进行下一步检测。通过对子函数进行采集，可以实现定时采样和及时有效的处理，采用LCD1602来调控函数主要是对温湿度当中的LCD显示加以控制。

其次，此系统中断与子程序调用的设计过程中，要对程序进行初始化处理，然后将脉冲方式的中断信号输向外部中断源，将中断源进行中断，再进行相关地址的更改，促进信号转换硬件的顺利使用。经过一系列的信号转换，将最终的数字信号储存在缓冲区域内。

4 结语

随着世界科技的不断进步，单片机温湿度控制系统在经济发展上发挥着越来越重要的作用。该次设计所采用的单片机是现代工业设计中最常用的集成芯片，具有体积小、重量轻、廉价、环境适应能力强等诸多优点。为了让经济更好更快地发展，企业在生产产品的过程中必须采用单片机温湿度控制系统，这样不但可以加快产品的生产速度，同样也可以提升产品的品质，相关设计人员要结合实际，根据企业需要来设计合适的单片机温湿度控制系统，提升企业的核心竞争力，推动国家经济的发展。

参考文献

[1] 刘泽群，江世明.基于单片机的温度控制系统的分析与设计[J].湖南科技学院学报，2013（4）：26-27.

单片机温度控制系统篇7

1 系统方案的比较与论证

该系统根据要求可分为温度控制系统和水位控制系统。为了可靠性，分别采用不同的控制芯片和控制方法，两个系统完全独立。

1.1 温度系统部分

（1）温度测量部分。

方案一：采用温度传感器铂电阻Pt10000。铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件，但是组成电路复杂，价格较高，因而放弃。

方案二：该设计要求测量水温满足40℃～90℃的测试范围，最小区分度为1℃，标准温差Q1℃，从测温范围和精准度看，热敏电阻完全能满足要求，并且价格不高，性价比较好，设计又简单，因此采用此方案。

（2）控制芯片介绍。

AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128byt的随机存取数据存储器（RAM），兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。

（3）温度系统工作原理。

当水的温度变化时，传感器热敏电阻的阻值会产生相应的变化。热敏电阻和电容器是决定单稳态震荡电路震荡周期的关键部件。只要单片机对震荡周期准确计算，查表可求得对应水温。

温度的设定是由三个按钮实现的。按设定键，可以开始设定温度值，按增加键或减少键，进行调整设定值。

1.2 水位系统部分

（1）水位检测部分。

水位检测采用最简单的方法：利用自来水是导体的原理。首先在盛水容器里放置一根带电导线，盛水容器的不同高度位置在放置测量导线。当水位达到那些测量导线位置，相应的导线通电；反之，无电。

（2）水位控制原理。

根据要求当水位低于设定水位时，由单片机经过比较后发出控制信号，通过三极管控制继电器的开关，由继电器控制电磁阀开启，向容器内注水，防止干烧，完成功能。

2 硬件系统

水位控制单片机输出驱动电路如图1所示。

3 系统软件设计

3.1 温度系统（见图2）

3.2 水位系统（见图3）

4 结论

此电路分高压部分与低压部分，应分别调试。我们设计的系统经过细心的设计和耐心的调试，可以完全实现控制要求。由单片机发出的控制信号能够通过电磁阀实现设计的要求：当水位低于设定水位时，自动补水，防止烧干而损坏电热管。

参考文献

单片机温度控制系统篇8

在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。

本文中介绍的温控系统以MCS-51系列80C51型单片机为核心部件，进行温度的采集与控制，达到自动温度控制。我们用热敏电阻进行温度采集，将采集的温度值经与设定值进行比较，再由单片机决定继续加温或进行下一组比较，形成一套智能化温度控制。通过对系统软件和硬件设计的合理规划，发挥单片机自身集成众多系统功能单元的优势，在不减少功能的前提下有效降低了硬件成本，使系统操控简便，并具有较高的可靠性和稳定性。

1 温控系统硬件设计

2 温度比较计算程序

4 结语

本设计应用热敏电阻在不同温度下的阻值发生变化的规律，以热敏电阻两端电压为采集量，将这个模拟信号经ADC0809转换成数字信号传输给单片机80C51，经过单片机运算，传输地址信号至74LS138，这样就完成了对温度的采集；将采集的温度值与设定值进行比较，再由单片机决定继续加温或进行下一组比较，形成一套智能化温度控制。多路系统与单路系统相类似，在其他路组成的热敏电阻—A/D转换器电路分别接入74LS138的Y1～Y7端口和单片机，这样就完成了多路温度采集和温控。但是本设计还是处于初级阶段，有许多地方还需要进一步改进，以达到更好的效果。

参考文献

[1] 阎石，王红.数字电子技术基础习题解答[M].5版.高等教育出版社，2006，10.

[2] 李锐，吕琼.MCS-51单片机三种编程方式的探讨[J].电脑知识与技术，2012（20）.

单片机温度控制系统篇9

随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度检测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的。故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。

2 工作原理

电路总体上分为温湿度采集部分、中央处理器、显示模块以及报警模块部分。以STC89C52纹机最小系统作为核心控制电路，控制DHT11传感器采集的温湿度的转换，控制1602液晶屏的显示，。具体显示内容及方式由软件来完成。采集温湿度方面由DHT11传感器来完成，它是一个数字温湿度传感器、内置模数转换，可以直接与单片机相连接。而1602液晶屏是插针式，也可以直接与单片机相连接。因此不需要手动焊接等复杂的过程。具体步骤是：按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。通过DHT11传感器采集当前的温湿度值、再经单片机，将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。设置温度的上下限值。

3 总体设计框图

按照系统功能的具体要求，在保证实现其功能的然础上，尽可能降低系统成本。总体设计方案围绕上述思想，初步确定系统的方案如图1所示。

4 系统硬件设计

此次的设计主要由3个大的模块构成，分别是主控模块、传感器模块、LCD液晶显示模块，其中主控模块是此次毕业设计的核心模块，主要是指STC89C52芯片，它控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其他模块，使其他模块能够成为一个整体，实现功能的需要；传感器模块用于实验室实时温湿度的检测、由于DHT11的数字一体性，集成了模数转换等模块。直接接单片机即可。LCD液晶显示模块同样接入单片机，完成对单片机处理后的数据进行显示。

主控模块采用STC89C52芯片，该芯片与MCS51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz 、三级加密程序存储器 、32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。

DHT11传感器原件的电路原理图如图2所示。

5 结论

本系统以单片机为核心部件的控制系统，利用软件编程，最终基本上实现了各项要求。虽然系统还存在一些不足，不过大体能反映出设计的目的和要求，与预期的结果相差不多。

经过这次设计，我的理论知识和动手能力有了很大的提高。了解了单片机的硬件结构和软件编程方法，对单片机的工作方式有了很大的认知。同时，对一些设备比如传感器、液晶屏、键盘、等有了一定的了解。

温湿度控制已经成为了21世纪热门研究话题之一。智能化的控制温湿度已经发展成为一种必然。随着世界经济的发展，人们生活水平的提高以及社会的进步。我们不可能一直墨守陈规，不能在恪守以前利用人力资源来控制温湿度的方法。不仅浪费大量的人力资源、财力资源，并且控制系统也更加单一化。而采用自动控制的办法、既节省了人力资源，更体现了与时俱进的思想、世界在进步、而这种进步就该体现在各个方面。

参考文献

[1] 吴金戌， 沈庆阳， 郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京：清华大学出版社，2002.

[2]冯博琴.微型计算机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社，2004.

[3]张淑清，姜万录.单片微型计算机接口技术及应用[M].北京：国防工业出版社，2003.

[4]赵亮，侯国锐.单片机C语言编程与实例[M].北京：人民邮电出版社，2003.

[5]徐新艳.单片机原理、应用与实践[M].北京：高等教育出版社，2005.

作者简介

单片机温度控制系统篇10

表征一个物体的冷热程度用温度来作为单位。在生产中最基本的物理量，也是生活中常见的物理量之一。总的来说，温度的测量与控制在各个领域中都有涉及，在国民经济中颇受到重视。因为，温度与自然界中的许多物理、化学过程都有紧密相关的联系。而且在很多生产过程中，温度的测量和控制如若不好，也都会直接影响安全生产、生产效率和产品质量等，还会造成能源的浪费和重大技术经济指标下降等损失。

1 硬件总体方案设计

如图1所示，是本文所研究的系统硬件部分结构框图，按照功能大致分为以下几个部分：测温部分、最小系统、控温部分以及电平转换和串口通讯部分。

为了使设计功耗更低、成本更低、性能更好，最终决定选用以下器件来搭建硬件平台。

1.1 单片机最小系统

单片机的最小系统其中包括：单片机芯片，复位电路、时钟电路。时钟电路的作用是，在单片机工作时提供所必须的时钟信号。STC89C52单片机的内部电路可以在时钟信号的控制下，严格地按时序执行指令来进行工作；单片机的初始化操作是复位操作，若想使单片机复位，只要给单片机的复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平。

1.2 测温部分

本部分的温度测量采用的是DS18B20传感器，它有了很大的改进体现在以下方面：测量温度、转换时间、传输距离、分辨率等。它比传统的热敏电阻更能够直接地读出被测的温度值，通常能简单的来读取9到12位的温度值。并且是符合于实际要求。数据总线能控制DS18B20的温度变换功率，的同时还能向所挂接的DS18B20供电，因此省去了额外电源的部分。因此，对比来看，DS18B20所使用的系统结构更简单，可靠性更高。最终，DS18B20被广泛应用于温度采集与处理、数字温度计及各种温度控制系统，也在情理之中。

1.3 控制电路部分

该部分电热丝的加热，是通过单片机的P口输出的高低电平差来继而控制固态继电器的通断来实现的。例如，当P口输出低于电平时，加热电阻就会通电从而使周围的温度缓慢升高，那么DS18B20测得的温度值也会跟着升高；一旦当P口输出高电平时，加热电路就会立即断开，温度渐渐回落。

2 软件总体方案设计

温度的控制系统的主要功能，是要在通过系统的硬件电路确定之后再依赖于软件来实现的。软件主要流程是：完成温度数据的采集，通过串口通信把采集的数据传送给上位机，并接收上位机的命令以此来温度控制。

2.1 单片机最小系统设计

STC89C52单片机其片内含8kbytes的可反复写的FlashROM和128位bytes和RAM。是本系统的主控芯片，且由深圳宏晶公司销售。这款MCU，是由美国设计并生产的一种具有低电压、高性能的CMOS8位单片机。同时有2个16位定时计数器。

STC89C52单片机内部主要部件，都是由内部总线连接起来的，以此来构成一个完整的微型计算机。其中，各部件包括：寄存器、程序状态字PSW、制度存储器ROM、累加器ACC、地址指示器DPTR、随机存取存储器RAM、定时器/计数器、并行I/O接口P0-P3、串行I/O接口以及定时控制逻辑电路等。

2.2 测温电路设计

DS18B20传感器是通过P1.0口与单片机相连以此来实现数据的传递的传感器。也是本文中测温电路主要介绍的，其具体硬件原理图如图2所示。

DS18B20芯片的供电方式有两种：寄生电源供电方式、外部电源供电方式。其中本文采用的是外部电源供电方式。

外部电源的供电方式介绍如下：由VDD引脚接入DS18B20工作电源，而且I/O线不需要强上拉，保证了转换精度，同时也不存在电源电流不足的问题。在理论上，总线上还能同时挂接任意多个DS18B20传感器，完整地组成多点测温系统。

需要特别注意的是：在外部供电的方式下，为了保证正常转换温度，避免读取的温度总是85℃这个情况的发生，所以DS18B20的GND引脚不能悬空。外部电源供电方式作为DS18B20的最佳工作方式。

它具有以下优点：可以突破开发出更多点的温度监控系统，除此之外，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路较为简单。在外接电源的方式下，即使电源电压VCC降到最低3V时，也依然能够保证温度量的精度，这样一来，就充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点。

3 控制部分子程序设计

本部分的主要功能就是接收上位机的命令，实现整体正常运行。

当接收的命令为“K”，相应的，对单片机P0.1就会输出低电平，继而固态继电器会呈现闭合状态，如此就能实现接通加热丝并使其对水进行加热的效果；

反之，若接收的命令为“G”，相应的P0.1口会输出高电平，加热丝会停止加热达到温度回落的目的。

4 系统联调

系统完整调试完毕后其温度控制结果也相应地，通过上位机显示出来，如图3所示。

参考文献

[1]夏大勇，周晓辉，赵增，陈博峰，虎恩典.MCS-51单片机温度控制系统[J].工业仪表与自动化装置，2007（01）：43-46.

单片机温度控制系统篇11

在 工业 生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。以下简单 分析 了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度的控制。本系统的测温范围为0℃～99℃，启动单片机温度控制系统后首先按下第一个按键开始最低温度的设置，这时数码管显示温度数值，每隔一秒温度数值增加一度，当满足用户温度设置最低值时再按一下第一个按键完成最低温度的设置，依次类推通过第二个按键完成最高温度的设置。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。

二、温度检测的设计

系统测温采用ad590温度传感器，ad590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：

1、流过器件的电流（ma）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即： ，式中：ir—流过器件（ad590）的电流，单位为ma；t—热力学温度，单位为k。

2、ad590的测温范围为-55℃～+150℃；

3、ad590的电源电压范围为4v～30v；

4、输出电阻为710mw；

5、精度高。

ad590温度传感器输出信号经放大电路放大10倍，再送入模/数转换器adc0804，转换后送单片机。根据ad590温度传感器特性以及放大10倍后的电压值与现场温度的比较发现，实际温度转换后送入单片机的值与按键输入数值之间有一定的差值，模/数转换器送入单片机的数值是按键输入值得2.5倍。由于单片机不能进行小数乘法运算，所以先对按键输入进行乘5，然后根据运算结果及程序状态字的状态再进行循环右移一位，如果溢出标志位为低电平时直接对累加器进行一次带进位循环右移，如果溢出标志位为高电平时，先对进位标准位cy位置为高电平，然后再进行一次带进位循环右移，通过上述操作使按键输入的温度值与模/数转换器送入单片机的温度值相统一。

三、具体电路连接如图所示

四、软件编程

单片机温度控制系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能实现对温度的控制，需要给单片机编写程序，下面给出了温度控制系统的编程方法。

org 00h

start：anl p1，#00h；显示00

jb p3.4 ，$ ；t0=0？有键按下？

call delay1 ；消除抖动

jnb p3.4 ，$；t0=1？放下？

mov r0 ，#00；计温指针初值

l1： mov a ， r0 ；计温指针载入acc

mov p1 ， a ；输出至p1显示

mov r5 ， #10 ；延时1秒

a1：mov r6 ， #200

d1：mov r7 ， #248 ；0.5毫秒

jnb p3.4 ，l2 ；第2次按下t0？

djnz r7，$

djnz r6，d1

djnz r5，a1

inc a

da a

mov r0 , a

jmp l1

l2：call delay1 ；第2次按消除抖动

jb p3.4 ，l3 ；放开了没？是则

；跳至l3停止

jmp l2

l3: mov a ，r0

call change

mov 31h , a ；下限温度存入31h

jb p3.5 ，$ ；t1=0？有键按下？

call delay1 ；消除抖动

jnb p3.5 ，$ ; ；t1=1？放开？

mov r0 ，#00 ；计温指针初值

l4：mov a ，ro ；计温指针载入acc

mov p1 ， a ；显示00

mov r5 ，#10 ；延时1秒

a2：mov r6 ，#200

d2：mov r7 ，#248 ；0.5毫秒

jnb p3.5 ，l5 ；第二次按下t1？djnz r7 ，$

djnz r6 ，d2

djnz r5 , a2

add a , #01h

da a

mov r0 , a

jmp l4

l5:call delay1 ；第2次按消除抖动

jb p3.5 ，l6 ；放开了？是则跳至l6

jmp l5

l6：mov a， ro ；

call change

mov 30h ，a ；上限温度存入30h

delay1：mov r6 ，#60 ；30毫秒

d3：mov r7 ， #248

djnz r7 ， $

djnz r6 ， d3

ret

change：mov b ，#5

mul ab

jno d4

setb c

d4：rrc a

ret

mov 32h ，#0ffh ；32h旧温度寄存

；器初值

aaa：movx @r0 ， a；使bus为高阻抗

；并令adc0804开始转换

wait：jb p2.0 ，adc ；检测转换完成否

jmp wait

adc：movx a ，@ro ；将转换好的值送入

；累加器

mov 33h ，a ；将现在温度值存入33h

clr c ；c=0

subb a ，32h

jc tdown ；c=0取入值较大，表示

；温度上升，c=1表示下降

tup：mov a， 33h ；将现在温度值存入a

clr c

subb a ，30h ；与上限温度作比较

jc loop ；c=1时表示比上限小须

；加热，c=0表示比上限大，停止加热

setb p2.1

jmp loop

tdown：mov a ，33h ；将现在温度值存入a

clr c

subb a ，31h ；与下限温度作比较

jnc loop ；c=1时表示比下限小，须

；加热，c=0表示比下限大

clr p2.1 ；令p2.1动作

loop：mov 32h ，33h

clr a

mov r4 ，#0ffh ；延时

djnz r4 ，$

jmp aaa

end

五、结语：

本文给出了用单片机在0℃～99℃之间，通过用户设置温度上限、下限值来实现一定范围内温度的控制；给出了温度控制系统的硬件连接电路以及软件程序，此系统温度控制只是单片机广泛 应用 于各行各业中的一例，相信通过大家的聪明才智和努力，一定会使单片机的应用更加广泛化。

单片机温度控制系统篇12

AVR Microcontroller-based Temperature Control System

TIAN Yi, WU Ting-ting

（China Nuclear Power Engineering Co., Ltd.,Beijing 100840,China）

Abstract: In this paper.the design of a real-time temperature measurement control system is achieved，which takes AVR Atmega128(L) MCU as the core of the hardware system and LabVIEW 8.5 as the PC software development platform.The system can realize the real-time acquisition，measurement and control for the spot temperatures by using MAX6675 thermocouple A/D converters and the solid-state re? lays(SSR) to match up with the AVR MCU.The AVR MCU communicates with the PC through the serial port UART.PC software de? velopment platform could realize the real-time monitoring and displaying.The system has the advantages of being low power cost，higher measurement accuracy，friendly interface，easy accessibility and cost low.

Key words：AVR MCU; Temperature A/D Converter MAX6675；serial communication UART：LabVIEW software

在冶金、化工、电力、造纸、机械制造和食品加工等诸多工业领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行测量和控制，其温度测量及控制的精度影响着生产的质量。在该文中，实现了一套温度控制系统，使用

了自带温度补偿的K型热电偶串行模/数转换器芯片MAX6675为测量电路，采用固态继电器SSR为控制元件，AVR atmega128(L)为核心，利用NI公司LabVIEW软件的图形化编程，通过UART连接通信，实现对温度的采集、测量和显示功能。

1系统总体组成

温度控制系统的各部分组成框图如图1。该温控系统主体是由AVR单片机的控制部分和PC上位机的显示监控部分。AVR单片机Atmega128(L)为主控芯片，并结合热电偶+MAX6675温度测量电路、继电器SSR温度控制电路、UART串异步口通信模块等部分构成。然后将温度数据用485总线传输给上位机，用LabVIEW解算，实现显示、检测、控制。

图1温度控制系统原理框图

1.1硬件主控芯片

控制核心是AVR单片机的Atmega系列，8位系列单片机的最高配置的一款单片机，晶体振荡频率为11.0592MHz，实现与计算机间的精确通信。Atmega128具有128K字节的系统内可编程Flash，4K字节的EEPROM。

图2 Atmega128为核心的硬件框图

硬件框图如图2所示。PEO～2和PF0～2分别连接一个MAX6675转换芯片，作为温度数据输入端；PE4～7口作为Key1～4的按键的输入端；PB5为PWM输出，导通SSR固态继电器；PF4～7口为JTAG借口；PD2和PD3为串口UART，实现与PC上位机的交互。此外，还有LCD、Watchdog、SPI等部分。

1.2温度测量电路

温度采集及信号处理模块采用MAX6675，连接电路如图3。MAX6675是一个复杂的热电偶数字转换器，内置一个12位ADC。还包含冷结补偿传感和校正，数字控制器，一个SPI兼容接口，以及相关的控制逻辑。O～1023.75℃的测温范围，温度分辨率为O.25℃，高阻抗差动输入，热电偶断电检测。该文中，有2个6675采集模块，单片机的PE0～2、PF0～2口分别接到MAX6675的SCK、CS、SO端，T+接K型热电偶的正极，T-接热电偶的负极。

1.3温度控制电路

该文中，加热控制模块采用驱动电压、电流很小固态继电器SSR控制加热，如图3。由于单片机的端口在5V驱动的情况下输出20mA的电流，完全能够驱动SSR，所以采用PB5(OC1A)引脚发出PWM波形控制SSR的通断。控制量采用双向可控硅输出，这样就省去了D/A转换环节。

2 UART串口通信

上位机与串口1(UART1)进行通信，采用RS-485工业标准，由芯片SN65HVD3086E完成收发。在上位机中，装有多串口通信卡CP-132，可以与多台设备进行通信，且适用于对稳定性要求较高的工业环境。安装了所提供的驱动程序后，即可以串口波特率、数据位长度以及停止位等信息。为减少干扰，串口采用了光耦隔离芯片TLP115A，提高了通信的可靠性。

2.1通信参数的设置

在单片机中，设定通信参数为：波特率9600bps，无硬件校验位，8位数据位，1位停止位。传输数据帧的结构由寄存器UCSRB和UASRC中的UCSZ2～UCSZ0设置数据位长度(8位或9位)、UPM1～UPMO设置校验、USBS设置停止位，RXEN位和TXEN位分别控制着串行口的接收使能和发送使能，寄存器UCSRA的UDRE位判定从而来决定是否可以向串行口写入新的数据。于是设置如下：

UBRR1L=0x4D;//波特率为9.6k CPU_F=12M

UBRR1H=0x00;//设置波特率高位

UCSR1A=OxO0；//U2X1=0，不加倍数率

UCSR1B=OxO0；

UCSR1C=0x06;//8位

UCRS1B=0x98;//接受中断允许，接受缓冲自动清空，接受允许

2.2通信协议的制定

该文使用自定义帧格式传输数据，帧格式共由五部分组成：起始位、功能位、数据段、LRC校验位和结束位，如表1所示。

起始位：根据下位机的个数定，在本系统中定义0x0A～0x0H；

控制位：2个字节，区别帧的功能，具体含义如表2。

表2命令标号对照表

数据段：占用N个字节，用于传递数据，比如探测器运行参数等；

结束位：占用2个字节，分别用ASCII码对应的”、n”回车(对应0x0A)和”\r”换行(对应0x0D)表示。

命令标号决定了要执行的命令，或者描述了该帧的数据的属性。当然随着研究深入，用软件还可以增加更多的命令指令。

3应用软件系统设计

3.1总体软件设计图4系统总体软件流程图

在硬件的基础上，每个温控子系统需要完成的功能是：定时选通2路6675温度转换器对温度信号进行采样、标度变换。定时对处理好的采样值进行PID计算，输出控制脉冲。其总体结构框图如图1所示。采样周期为1s，每一路采样定时时间为500ms，每间隔10ms采样一次，采完12次停止直到下一个周期开始。PID计算周期为10s，更新值采用增量式。

3.2 6675转换模块

对MAX温度数据的读取是软件系统的关键步骤。MAX6675与单片机通过3线串口进行通讯，其工作时序如下图4所示。当CS引脚由高电平变为低电平时，MAX6675停止对信号的转换，并随着时钟信号向外输出已转换的数据；当CS从低电平变回到高电平时，MAX6675结束一轮转换，也是另一轮的数据转换开始。通过对时钟信号分析，可发现读取一个完整的数据周期需要16个时钟周期。

转换结果以12位串行方式从引脚SO上输出。当12位全为0时，说明被测温度为O℃；12位全为l，则被测温度为1023.75℃。由于MAX6675内部经过了激光修正，因此转换的数字量与被测温度值之间具有较好的线性关系，可由下式给出：

温度值=l023.75×转换后的数字量/4095。

图6 MAX6675读取时序图

3.3 PID控制算法的实现流程

PID算法是将运算控制符按照一定的线性组合构成控制量u(t)，实施控制。本质就是偏差比例(P)、积分(I)、微分(D)的组合控制，该文采用增量式数字PID控制算法。离散的增量式PID表达式为：

可见A、B、C是与采样周期、偏差比例、积分时间常数、微分时间常数有关的。P（偏差比例）表示在温度设定值上下多少度的范围内做比例动作；I（积分）也是一种比例，是温度偏差值的累积值与设定的一个值之间的反比关系；D（微分）是温度变化快慢跟功率的比值。

3.4上位机软件设计

上位机程序采用美国NT公司的图形化编程语言LabVIEW图形化来编写。LabVIEW提供了一个非常简洁直观的图形化编程环境。实现串口的基本参数设定，如波特率、缓存区大小、奇偶校验位、数据位数和是否包含结束位等。本程序中，波特率选用9600, 8位数据位，不进行奇偶校验，一位停止位，每次通信的间隔为0.5s。程序运行时，单击”开始采集”按钮，系统便能接收到单片机发送来的温度数据，通过温度仪表控件显示当前采集到的温度。

4结束语

基于热电偶数字转换器MAX6675采集转换，AVR单片机采集控制，结合PC上位机软件显示监控，设计出一套完整温度控制系统，性能良好，抗干扰能力强，工作范围广，测量精度高等优点。与传统仪器构建的系统相比，界面友好、测量精度高、易于扩展等优点。

参考文献：

[1]朱飞,杨平.AVR单片机C语言开发入门与典型实例[M].北京:人民邮电出版社，2009.

[2]刘洪恩.利用热电偶转换器的单片机温度测控系统[J].仪表技术，2005:29-31.

[3]王平,马坤.基于DSP的电阻炉温度控制系统研究[J].石油机械，2010(7)：8-10.

[4]刘洪恩.利用热电偶转换器的单片机温度测控系统[J].仪表技术，2005(2)：29-31.

单片机温度控制系统篇13

文章编号:1009-2374 (2010)27-0070-02

远程温度控制技术是为了使人们可以在远离设备的地方及时了解设备的温度状况并对温度进行控制的一种技术。在工业生产和农业生产的某些领域中,由于现场的特殊环境,不能即时在现场控制温度,因此,远程温度控制技术的研究十分必要。

1系统硬件设计

整个系统分为主机和从机两个部分,从机部分由温度传感器LM75A、I/O扩展芯片PCA9554和远程控制芯片P82B96组成;主机部分由单片机P89LPC922、远程控制芯片P82B96、数码显示系统和报警系统组成。温度传感器LM75A检测现场温度,信号通过P82B96传送到主机,如果检测到的温度过高(过低)就反馈到主机进行报警,并通过数码管显示检测到的温度,并给从机发出控制信号,驱动风扇降温(升温)。系统总体结构如图1所示:

1.1单片机的选择

P89LPC922 是一款单片封装的微控制器,适合于许多要求高集成度、低成本的场合,可以满足多方面的性能要求,采用了高性能的处理器结构,指令执行时间只需2～4个时钟周期,是传统80C51的6倍。P89LPC922集成了许多系统级的功能,这样可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。此外,它还集成了字节方式的I2C总线、SPI接口、UART通信接口、实时时钟、E2PROM、A/D转换器等一系列有特色的功能部件。开发方便,支持ISP/ICP/IAP等多种编程方式。

1.2无线传输设备

采用P82B96作为主机和从机的通信设备,P82B96是是一款双极性、内部无锁存、双向逻辑接口器件,它提供标准I2C器件和远距离总线间的桥接,可以将不同电压和电流级别的类似总线与I2C总线进行桥接。其远程的距离最多能达到1000m。该器件可桥接SMBus(350μA)、3.3V逻辑器件,15V电平及低阻抗导线可以延长通信距离,增加抗干扰能力。该器件对I2C总线协议和时钟速率没有特殊要求。P82B96能增加I2C总线节点上挂接的最小负载数、新总线负载数和远程I2C总线器件数,且不会对本地节点造成影响。挂接器件数目和物理上的限制也会大大减小。通过平衡传输线(双绞线)或光耦隔离(光纤)发送信号,Tx、Rx结构上的分隔使其发送变得简单,且Tx和Rx信号直接相连时而不会锁死。

1.3I2C总线配置

I2C(Inter-IC)是一种用于内部IC控制的双向两线串行总线协议。在I2C总线中仅需要SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)两根信号线就可以实现多个器件之间主从式的通信,其典型配置错误!未找到引用源。所示,注意连接时需要共地。在I2C总线上要实现功能和模块扩展非常容易,只需在总线上“挂上”相应功能的I2C兼容芯片就行了,器件之间是靠不同的编址来区分的,而不需要附加的I/O 线或地址译码部件,在7位地址模式中最多可达128个。I2C的通讯速率也令人满意,标准传输速率为100kbps(每秒100k 位),在快速模式下为400kbps,最新的高速模式可达3.4Mbit/s。

一般具有I2C总线的器件其SDA和SCL管脚都是漏极开路(或集电极开路)输出的结构。因此实际使用时,SDA和SCL两根信号线都必须加上拉电阻RC(Pull-up Resistor)。上拉电阻一般取值3～10kΩ。开漏结构的好处是:当总线空闲时,这两条信号线都保持高电平,不会消耗电流。电气兼容性好,上拉电阻接5V电源就能与5V逻辑器件接口,上拉电阻接3V电源就能与3V逻辑器件接口。因为是开漏结构,所以不同器件的SDA与SDA之间,SCL与SCL之间可以直接相连,不需要额外的转换电路。

1.4I/O扩展芯片

采用PCA9554作为I/O扩展芯片。PCA9554是16 脚的CMOS 器件,它们提供了I2C/SMBus 的应用中的8 位通用并行输入/输出口GPIO 的扩展该器件使PHILIP 的I2C I/O 扩展器件系列得到增强改进的特性包括更高的驱动能力5V I/O 口更低的电源电流单独的I/O 口配置400kHz 时钟频率和更小的封装形式当应用中需要额外的I/O 口来连接ACPI 电源开关传感器按钮LED 风扇等时可使用I/O 扩展器件实现简单的解决方案。

1.5温度传感器的选择

LM75A是一个使用了内置带隙温度传感器和Σ-模数转换技术的高速I2C接口的温度-数字转换器。MCU可以通过I2C总线直接读取其内部寄存器中的数据,并可通过I2C对其4个数据寄存器进行操作。LM75A有3个可选的逻辑地址管脚,使得同一总线上可同时连接8个器件而不发生地址冲突。同时,其测量温度范围宽(-55℃～+125℃),精度高,可达0.125℃,能满足一般场合温度检测的需要。

1.6数码管显示电路

数码管显示有静态显示和动态显示两种显示方式。当数码管工作在静态显示方式时,其阴极点(或者阳极)连接在一起接地(或接VCC),每一个段选线(a,b,c,d,e,f,g,dp)分别与另外一个8位口相连。

当数码管工作在动态方式时,各个数码管共用段选线,8位段选线用来输出显示字符的段选码,通过输出不同的位选码来点亮某一数码管。段选线不断输出待显示字符的段选码,位选码输出不同的位扫描码,并使每位显示字符停留显示一段时间,一般为1~5ms。利用人的视觉停留,便可见到相当稳定的数字显示。

2软件设计

软件设计的关键问题是发送端和接收端的通信协议,然后是单片机控制程序。系统软件部分框图如图3所示:

2.1I2C通信协议

系统设计的关键问题在于发送端和接收端的I2C通信协议,编制测试模拟包程序来调试I2C通信,使每个模块的I2C通信协议正确。

通过调试I2C总线通信协议,来调试PCA9554。设置配置字来决定I/O口的输入和输出。图4是I2C发送流程,图5是I2C接受流程。

2.2系统调试

将各个模块调整并连接好之后,将程序下载到系统,从软件上设定温度值,测量用户设定的值与室温进行比较。

3结语

本文设计了一种基于单片机I2C的远程温控系统。利用无线传输实现远程温度控制,传输距离远、精度高,性价比高,在工业生产和农业生产中有很高的应用价值。

参考文献

[1] 周立功.LPC900系列Flash单片机应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.

[2] 孙刚,冯国雨,朱孟忠. I2C总线的软件模拟在KeilC51中的实现[J].电脑编程技巧与维护,2009.