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1單片機的簡單介紹及其工作原理

所謂的單片機（MCU）是一個微型計算機。它是在一個設備中的CPU，RAM，ROM，I/O接口的一組或多個組件和中斷系統，以及作為當前主流的STM32ARM公司生產的的A6和A7都屬于微控制器。只要給一個外部單片機加上電源，并設置振蕩電路和外部中斷電路，就可以方便的實現單片機控制。由于其體積小，功能強大，成本優勢，主要作用是改善勞動條件，節約能源，生產設備，并且可以防止事故的發生，以獲得良好的技術指標和經濟效益。因此，基于單片機的溫度控制系統在國內外受到越來越多的關注，并已被廣泛使用。

2分析并選擇出最適合的溫度控制方式

（1）第一種方法是使用純硬件的閉環控制系統。這個系統的優點是速度快，但可靠性相對較差，控制精度是比較低的，彈性小，電路復雜，調試，安裝都不容易實現，高精度的溫度控制的要求變得更加困難。

（2）第二種方法是將FPGA/CPLG或與使用FPGAIP核/CPLG方式。它是用FPGA/CPLG完成采集，存儲，顯示和A/D轉換等功能，實現人機由IP核的相互作用和信號測量和分析功能。這種解決方案的優點是系統結構緊湊，可以實現復雜的測量和控制，操作簡便;但其缺點是在調試過程的復雜性，成本較高。（3）第三種方法是將高精度溫度傳感器組合在一個芯片上。這是完全與微控制器接口進行系統控制和信號分析，由溫度傳感器信號采集和轉換的前端進行。此方法克服了前兩種方法的缺點，所以基于單片機和溫度傳感器控制的溫度在理論上非常的可行。

3在一個溫控系統中如何選擇合適的單片機和傳感器

3.1選擇AT89C51作為系統的單片機單片機在整個控制系統中占有主導地位。在主要考慮選擇時應該考慮單片機的處理速度，數據存儲容量，價格和通信方式。在考慮適當后選擇了控制系統的AT89C51作為主芯片。AT89C51具有以下特點：具有4KB的閃存芯片和128KB的程序存儲器。AT89C51的最高頻率可以達到32MHz的，具有8位數據的處理能力，擁有32個IO端口和兩個定時器。

3.2選擇DS18B20作為系統的傳感器該系統采用DALLAS半導體公司生產線數字溫度傳感器DS18B20來采集溫度數據，DS18B20屬于全新一代的微處理器專為智能溫度傳感器的配置。在溫度測量和控制儀表，測量和控制系統，以及大型設備的工業，民用，軍事等眾多領域有著非常廣泛的應用。它的優點是特別明顯，具有結構緊湊，簡單界面，傳輸距離遠等特點。

3.3確定適合單片機溫度控制的系統框架系統包括數據采集模塊，單片機控制模塊，顯示5部分模塊，溫度設定模塊和所述驅動電路。實時數據采集模塊負責采集溫度數據，收集溫度數據給單片機，由數據顯示部分上顯示所處理的微控制器。設置模塊可以設置在預定的溫度，當檢測到的溫度低于設定溫度的情況下，單片機控制所述驅動電路以開始加熱，并發出報警聲；當檢測到的溫度高于設定溫度時，停止加熱。

4單片機溫度控制原理概述

傳感器是測量溫度信息的主要載體，通過將電壓信號轉化成的毫伏級后的傳感器的溫度信息提供給電路，然后通過電路放大，弱電壓信號慢慢地放大，微控制器的范圍內調節的可自由支配的，然后通過輸入端A/D轉換器的電壓信號轉換成數字信號進行轉換。然后，相應軟件的數字信號被輸入到主機中去。使用中的信號采集到微控制器中，為了提高測量的精確度，必須在采樣時將信號進行數字濾波。同時，信號的數字濾波處理后，它就會逐漸被轉換成適當的標度，所得到的溫度指標顯示在IED屏幕上。同時還可以將溫度值與提前設定的溫度值進行比較，然后按照積分分離PID控制偏差之間的兩個算法分析的大小，從而得出最終輸出的控制值，然后確定出導通時間與輸出功率以及控制量的熱值，從而有效地調節環境的溫度來達到目的。整個溫度控制系統，它的主要目的是使實時單芯片溫度可以有效地檢測和精確的控制，從而解決了工業生產和日常生活的溫度控制方面很難解決的問題。在難以控制的情況下，利用十進制數字顯示器的實際溫度值，這有利于實現人們進行簡單和方便的溫度監測。

5單片機溫度控制系統的設計硬件和軟件系統

5.1溫度控制系統的硬件電路系統的原理及組成溫度控制系統的硬件電路包括溫度傳感器電路，D/A轉換電路，A/D轉換電路，單片機最小系統電路，帶通濾波電路，放大電路，以及一個數字的復用器電路的電磁閥控制電路和開關電路等。當然，為了實現不同的設計要求，仍然可以建立在一個單一的芯片上而在系統的外圍設備不同的電路和在不同的配置。例如可以使用鍵盤來控制矩陣電路，可用于實現溫度報警蜂鳴器和使用一些液晶顯示模塊，在溫度異常時將在液晶顯示屏上顯示出來。通過這些不同的外設模塊，可以更好地提高單片機溫度控制系統。

5.2溫度控制系統軟件開發理論溫度控制系統的軟件主要是用C語言編寫，實現了單片機的控制權。通過C語言可以實現單片機對溫度的采集的頻率的控制、實現溫度的顯示和控制等不同的功能?？刂葡到y程序包括主程序和子程序。主程序主要用于實現單片機的初始化，將溫度傳感器的初始化設置（讀取溫度，加工溫度，存儲溫度）被初始化，并且進行鍵盤與液晶顯示器的初始化。使用該方法的主程序循環查詢來實現對溫度的采集和對溫度顯示的控制。主程序的主要作用是實時采集溫度的，并且所述傳感器的二進制代碼讀入到單片機內，并隨后經單片機的處理轉化成十進制顯示在液晶顯示器的上方。

6結束語

在目前的工業生產中基于單片機的溫度控制系統是非常有用的，它不僅能有效的對壞境溫度進行精確的測量，而且能夠通過提前設定的溫度數值來調節溫度的變化。并且系統開發成本低，精度高，可靠性強，操作靈活的特點，大大提高了生產效率。因此，我們應大力推廣使用單片機的溫度控制系統。

作者：王雪麗單位：長春職業技術學院