单片机在温度控制系统中的应用分析

单片机在温度控制系统中的应用分析

摘要对工业生产而言，对产品质量及设备寿命具有决定性作用的因素为温度高度，对温度进行控制，使其始终处于所设定范围内，具有的现实意义自然不言而喻。文章首先对单片机温度控制系统的原理和构成进行了概述，然后运用理论与实际相结合的方式，从温度采集模块、报警系统、软件以及硬件四个方面出发，分别围绕着温度控制系统中单片机的具体应用展开了分析，以期能够在某些方面给人以帮助。

关键词单片机；温度控制系统；具体应用

引言

在发展速度极快的当今社会，无论是温度测量还是温度控制，其重要性与过去相比都具有明显提升，如何保证所获取温度信息的准确性，为后续温度控制工作的开展奠定良好基础，自然成为人们关注的重点。而单片机具有的体积小、成本低以及处理能力强的特点，使其占据着越来越大的市场份额，将单片机与温度控制系统相结合是大势所趋，实践结果表明，应用单片机的温度控制系统，与传统控制系统相比，存在精度高、范围广等诸多优点。

1 单片机温度控制系统的概述

无论是在日常生活还是在工业生产中，人们针对温度控制系统提出的要求，均可以概括如下：保证温度始终在所规定温度范围内波动或变化，不振荡并具有良好的稳定性，但是在系统快速性方面并为提出过于严格的要求。下面就围绕着应用单片机的温度控制系统的设计与实现展开分析：首先是利用温度传感器对现场温度进行采样，并将采样所得温度向电压信号进行转换，其次经由低通滤波将干扰信号进行过滤，接下来将过滤后的电压信号送至放大器，将其向数字信号进行转换，在此基础上完成将数字信号送至单片机的工作，最后以所规定温度范围为依据，经由继电器对加热设备进行控制，达到控制温度的效果[1]。需要注意的是，在这一过程中，单片机主要负责逻辑运算，如果想要对温度进行实时的检测与控制，在条件允许的前提下，可以通过键盘对温度控制范围进行人为设定，即使实际温度低于或高于所规定温度范围，系统也会通过自动调节的方式，使温度满足所设定的范围。目前，在市场上较为常见的应用单片机的温度控制系统，通常以1℃为单位对温度进行区分，就是说在正常情况下，温度控制不会存在>0.5℃的误差，这也从侧面间接表明了該系统具有灵活性优、稳定性好以及可靠性高等诸多优点。

2 单片机在温度控制系统中的应用

2.1 温度采集模块的应用

对应用单片机的温度控制系统而言，为了保证测量结果的精确程度，采集温

度数据时应用传感器，应将DALLAS公司所生产的传感器作为首选，该传感器的优点在于能够测量-55℃～125℃范围内的任意温度，并且具有极高的分辨率。另外，数字化的温度传感器的优点还体现在可以通过字符对所测量温度加以拓展，仅仅需要一根端口线，就能够完成和单片机间的串行通信，逻辑电路自然得到了相应的简化。

2.2 软件的开发与应用

如果环境温度值在经过热电偶的测量后变为电信号，接下来需要开展的工作便是将模拟电信号向数字信号进行转变，也就是人们场所的A/D转换，经过转换所得出的信号，往往会经由接口输入至相应的单片机中。为了保证监控的实时性，正常情况下，单片机每间隔10s就会将设定数据和所采集数据进行比较，这里提到的设定数据，可以是某个具体的数值，也可以是数值范围，还可以是能够随着时间变化发生更改的一组数，如果在比较过程中，发现所采集数据比设定数据高，该系统就可以根据实际情况，选择加热功率或减少通电时间，以此来达到降温的效果，如果所采集数据比设定数据低，该系统则需要通过对全功率输入模式加以执行的方式，保证温度在短时间内达到所设定范围[2]。

2.3 硬件的开发与应用

应用单片机的温度控制系统，其硬件主要包括单片机，调节阀，转换器，测量传感器和键盘、电路等辅助设备。一般情况下，该系统均呈现出稳定的工作状态，对系统规定范围内的环境进行监视，温度往往不会出现波动或变化。一旦环境温度受某种因素影响出现变化，稍低于或稍高出所规定温度范围，该系统会在短时间内通过启动前反馈的方式，对其进行克服，当然，即使温度变化范围极小，仍旧会对系统产生影响。如果环境温度出现较大波动，仅仅依靠前反馈已经无法满足要求，那么，该系统就会通过完全启动的方式，保证环境温度回归到规定范围内。若所监视环境的温度受意外因素影响，在短时间内发生距离变化，该系统则会通过启动反馈系统的方式，保证在短时间内恢复至原有的稳定工作状态。

对应用单片机的温度控制系统而言，决定系统精准程度的主要部分是温度传感器，可以说温度传感器是对温度进行检测的前提。目前，较为常见的温度传感器有两种，分别是半导体模拟温度以及热电偶传感器。半导体模拟温度的传感器，其原理主要是热敏元件温度与电阻的线性关系，正是因为如此，该类传感器才能将与温度相关的电流和电压进行输出，虽然线路简单，但该类传感器也存在着一定的不足。

2.4 报警系统的具体应用

为了对温度进行更加精准的控制，防止由于温度发生意外变化，系统无法在短时间内完成调节工作，导致火灾或其他问题的出现，在应用单片机的温度系统中对报警系统加以设置就显得很有必要。一旦监控环境温度低于所规定温度范围10℃或以上，或高于所规定温度范围10℃或以上，单片机就会在第一时间通过输出高电平的方式，来导通连接蜂鸣报警器的三极管，通过报警器通知用户，使

用户能够及时察觉到潜在的危险。

3 结论

综上所述，随着数字化技术的普及，传统控制电路正在被单片机控制电路所取代，本文主要围绕着单片机温度控制系统的具体应用展开了讨论，表明该系统不仅具有对环境温度进行实时控制的功能，还可以根据用户所规定的温度范围，对执行机构的状态加以控制，另外，报警系统的存在，使得一旦出现无法控制的情况，系统能够在第一时间向用户提出警告。正是因为如此，应用单片机的温度控制系统才得到越来越多人的认可，并被应用在不同领域中。

参考文献

[1] 刘琳霞.单片机在温度控制系统设计中的应用研究[J].内燃机与配件，2017，（21）：107.

[2] 高敏.基于单片机的温度控制系统的研究与实现[J].广州城市职业学院学报，2016，10（04）：26-29.

邓月明（1982-），男，汉，广东湛江人，本科，高级工程师，计算机技术应用。