基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

胡高山

在技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)的進(jìn)步中，單片機(jī)的運(yùn)用范圍也開(kāi)始越來(lái)越廣泛。在這個(gè)過(guò)程中，為了提升工作的效率，為用戶帶來(lái)更加舒適的體驗(yàn)，在實(shí)踐中可以借助單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制，滿足實(shí)際要求。文章結(jié)合單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)引入，探討單片機(jī)的控制原理，以期能夠拓寬單片機(jī)在實(shí)踐中的應(yīng)用范圍，促進(jìn)單片機(jī)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 溫度控制系統(tǒng) 研究

科技的進(jìn)步導(dǎo)致人們對(duì)溫度的要求也發(fā)生了非常大的轉(zhuǎn)變。在實(shí)現(xiàn)溫度控制的過(guò)程中，借助單片機(jī)進(jìn)行是一種主流方案。研究表明，采用這種當(dāng)時(shí)，不僅能夠?qū)囟冗M(jìn)行合理的控制，滿足用戶的需求，還有助于推進(jìn)單片機(jī)的發(fā)展，為企業(yè)帶來(lái)更大的利益。因此，在近些年，引入單片機(jī)科學(xué)的控制溫度成為解決生產(chǎn)中溫度問(wèn)題，提升產(chǎn)業(yè)效益的關(guān)鍵。文章結(jié)合實(shí)際，闡釋單片機(jī)的應(yīng)用。

1 單片機(jī)概述

單片機(jī)最早被稱作微型計(jì)算機(jī)。它主要是借助ROM、RAM等等多個(gè)元件構(gòu)成的一個(gè)綜合系統(tǒng)。鑒于其體積相對(duì)較小，并且在較小的提及之內(nèi)蘊(yùn)含著較大的能量。因此，單片機(jī)被廣泛的運(yùn)用于農(nóng)業(yè)、化工。機(jī)械、醫(yī)學(xué)以及生活等等諸多方面。在現(xiàn)代工業(yè)化中運(yùn)用單片機(jī)能夠使外用電源和晶振效用，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有序的處理，進(jìn)而達(dá)到控制溫度的效果。通過(guò)這種模式，可以為企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)便利，將企業(yè)的資源更加廣泛的運(yùn)用于生產(chǎn)當(dāng)中，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，增加能源利用率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在長(zhǎng)期的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，借助單片機(jī)進(jìn)行溫度控制，能夠使單單片機(jī)在各行各業(yè)中綻放出異樣的風(fēng)采。

2 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在實(shí)踐中溫度控制設(shè)計(jì)，常見(jiàn)的有以下幾種模式：

（1）在設(shè)計(jì)中，閉環(huán)控制系統(tǒng)，注意系統(tǒng)需要以純硬件形式呈現(xiàn)。借助這一系統(tǒng)，能夠提升整體的執(zhí)行控制速度，但是在實(shí)踐中的可靠性相對(duì)差以下，控制進(jìn)度偏低，靈活性較小。此外，線路的復(fù)雜性以及調(diào)試階段出現(xiàn)的難度都會(huì)導(dǎo)致這一系統(tǒng)的不方便，因此在設(shè)計(jì)中使用會(huì)遇到相當(dāng)大的阻礙。

（2）在設(shè)計(jì)中采用FPGA/CPLD或者結(jié)合已經(jīng)配置IP內(nèi)核的FPGA/CPLD進(jìn)行執(zhí)行。這一系統(tǒng)在運(yùn)作的過(guò)程中需要借助FPGA/CPLD做好溫度的采集工作、存儲(chǔ)工作、顯示工作等等實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容。再借助IP內(nèi)核來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的交流，并通過(guò)信號(hào)測(cè)量分析等等多方面確定實(shí)踐的功能。通過(guò)這種方案展開(kāi)的時(shí)候，要結(jié)合實(shí)際情況探究研討發(fā)現(xiàn)，這一系統(tǒng)體系相對(duì)緊湊一些，能夠做好形式較為復(fù)雜情況之下的操控，使用起來(lái)也相對(duì)簡(jiǎn)便，但是在調(diào)試階段存在一些困難，并且運(yùn)作起來(lái)的成本相對(duì)較高。

（3）單片機(jī)作為溫度控制的模式。在運(yùn)用單片機(jī)的過(guò)程中，需要借助傳感器來(lái)進(jìn)行，以達(dá)到相互配合的目的。在實(shí)踐中，可以借助單片機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面，并科學(xué)的做好系統(tǒng)的相關(guān)管控工作，及時(shí)處理不同的信號(hào)，并結(jié)合溫度傳感器收集溫度，傳感，后續(xù)的控制奠定基礎(chǔ)。這一類方式可以巧妙的克服前面的系統(tǒng)存在的缺陷，并在使用中科學(xué)有效的控制溫度。

因此，在實(shí)踐中，結(jié)合單片機(jī)模式進(jìn)行溫度控制是一種相對(duì)有效的方式，可以大大提升溫度控制的實(shí)效性。

3 單片機(jī)溫度控制的基本原理

在測(cè)量溫度信息之后，單片機(jī)借助傳感器作為載體，并將傳感器收集到的溫度信息進(jìn)行擴(kuò)大，并直接傳遞到電路當(dāng)中，之后通過(guò)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，將弱點(diǎn)擴(kuò)大后，再傳至單片機(jī)中，并自由的調(diào)控和處理，之后借助A/D轉(zhuǎn)化器將得出的信號(hào)轉(zhuǎn)化，并形成數(shù)字信號(hào)，最終傳輸?shù)街鳈C(jī)中，對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)控。借助單片機(jī)展開(kāi)溫度轉(zhuǎn)換工作，可以大大的提升測(cè)量的精度，在對(duì)數(shù)字信號(hào)過(guò)濾之后，將其轉(zhuǎn)換成不同的標(biāo)度，進(jìn)而在LED屏幕中呈現(xiàn)到測(cè)量者的眼前。

4 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

4.1 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用

溫度檢測(cè)系統(tǒng)是單片機(jī)進(jìn)行溫度控制的過(guò)程中需要面對(duì)的重要的問(wèn)題。和其他的傳感器相比，比較常用的就是熱電偶傳感器。這種傳感器的傳遞速度比較快，精度高，而且性價(jià)比也比較高，測(cè)量應(yīng)用的范圍相對(duì)廣泛，因此，實(shí)用性也高，但是他輸出的電壓信號(hào)比較微弱，僅僅停留在幾毫伏到幾十毫伏的范圍之內(nèi)，因此，在使用的時(shí)候必須要加入放大電路，對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。此外，在使用中，還需要注意做好冷端補(bǔ)償工作，保證能夠?qū)犭娕嫉臏囟冗M(jìn)行調(diào)整，確保溫度處于恒定的狀態(tài)。

4.2 系統(tǒng)硬件的開(kāi)發(fā)和利用

硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的的過(guò)程中，可以以單片機(jī)作為核心選擇控制器件。通過(guò)單片機(jī)的作用，對(duì)轉(zhuǎn)換器和傳感器進(jìn)行綜合的控制，進(jìn)而達(dá)到溫度控制的效果。為了確保系統(tǒng)的具體化，在事件中可以添加一些輔助電路，避免環(huán)境不同而導(dǎo)致電路受到破壞。如，可以添加報(bào)警器，一旦溫度超過(guò)范圍之后，及時(shí)做出報(bào)響應(yīng)。此外，還可以加顯路器，保證能夠更加直接的檢測(cè)到溫度等等。

4.3 系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)和利用

單片機(jī)變成主要借助C語(yǔ)言進(jìn)行，并借助循環(huán)查詢的模式來(lái)控制溫度和顯示。實(shí)踐中，可以先初始化模塊，之后調(diào)用溫度處理顯示處理等等模塊進(jìn)行變成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。主程序通過(guò)子系統(tǒng)讀取溫度并顯示溫度，確定是否啟用溫度模塊。在分析中不難發(fā)現(xiàn)，做好溫控軟件是系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的核心，之后結(jié)合編程輔助，推進(jìn)溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)階段，借助單片機(jī)來(lái)控制溫度已經(jīng)逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)中大范圍使用的一種模式。由于單片機(jī)能夠及時(shí)、精確的檢測(cè)出溫度，并且結(jié)合程序設(shè)定的溫度科學(xué)的調(diào)控，給生產(chǎn)和生活帶來(lái)了非常大的便利。鑒于單片機(jī)的使用成本投入不高，而且能夠靈活的操作，有必要深入研究，以期能夠?yàn)槭袌?chǎng)的發(fā)展帶來(lái)沖擊性的作用。

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作者單位

沈陽(yáng)城市建設(shè)學(xué)院 遼寧省沈陽(yáng)市 110167