發(fā)布時間：2023-03-15 15:04:30
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的單片機溫度控制系統(tǒng)樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關鍵詞：單片機；溫度控制系統(tǒng)；硬件電路；軟件電路
中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 04-0000-01
科技的進步為企業(yè)的生產帶來了單片機技術，單片機的溫度控制系統(tǒng)能夠為企業(yè)的生產活動提供合適的溫度，提高了生產效率，使人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。目前，單片機的溫度控制系統(tǒng)主要應用于金屬冶煉、化工生產、食品加工和機械制造等工業(yè)活動中，此系統(tǒng)能夠對冶煉金屬所使用的加熱爐，化工生產所需要的反應爐和熱處理爐等生產器具進行溫度控制，為產品生產提供合適的溫度，從而提高產品的品質和產量，為人民群眾提供豐富的資源來從事生產和生活，提高人們的生活說平，促進國家經濟的快速發(fā)展。本文主要對單片機的溫度控制系統(tǒng)的功能和工作原理進行介紹，并分析系統(tǒng)的軟硬件電路設計時的相關要求，進而為系統(tǒng)的設計人員提供科學合理的方法來進行系統(tǒng)設計，從而提高設計效率。
一、單片機的溫度控制系統(tǒng)的功能及工作原理
（一）單片機的溫度控制系統(tǒng)的功能。從單片機的溫度控制系統(tǒng)的名稱上來看，此系統(tǒng)的功能就是對產品生產過程進行溫度控制，這就是單片機最主要的目的。將控制功能進一步細分，我們可以知道，單片機的溫度控制系統(tǒng)可以對溫度進行檢測，然后將檢測的數據以十進制的數碼提供給監(jiān)控人員，單片機溫度控制系統(tǒng)的操作人員在進行系統(tǒng)設置的時候，可以將溫度控制在一定的范圍內以適應不同的溫度控制系統(tǒng)的應用場所，一旦溫度超過預設的溫度范圍，系統(tǒng)就會自動將溫度調節(jié)到溫度范圍內，以此來保證產品生產所需的溫度，實現產品生產的繼續(xù)進行，促進企業(yè)的快速發(fā)展和國家經濟的進步。
近幾年來，隨著科技和經濟的快速進步，人們對產品提出了新的要求，為了滿足人們對產品的需求，企業(yè)必須使用測控精度較高的溫度控制系統(tǒng)，并且還要使用穩(wěn)定性較好的系統(tǒng)來確保生產產品所需的最是溫度，從而確保生產的持續(xù)進行。
（二）單片機的溫度控制系統(tǒng)擁有控制溫度功能的原因。單片機的溫度控制系統(tǒng)要想擁有控制溫度的作用，就必須依靠系統(tǒng)的硬件電路和軟件電路，只有兩者協(xié)同合作，才能對溫度進行檢測，并為溫度檢測系統(tǒng)提供合適的溫度范圍，為產品生產提供適宜的溫度，從而促進產品生產的數量和質量，改善人們的生活，為生產建設部門提供優(yōu)質的產品，促進建筑行業(yè)和生產行業(yè)的發(fā)展。
二、單片機溫度控制系統(tǒng)的硬件要求
（一）溫度控制系統(tǒng)中單片機的選取。設計人員在設計單片機溫度控制系統(tǒng)的時候，必須按照系統(tǒng)使用者的需求選取科技含量較高，應用效果較好的單片機，從而對整個系統(tǒng)進行連續(xù)系統(tǒng)的控制，確保溫度控制系統(tǒng)的持續(xù)運轉，為產品生產提供適宜的溫度，促進生產企業(yè)的快速發(fā)展。
（二）檢測溫度的電路對硬件的要求。檢測溫度的電路中需要的硬件有熱電偶、放大鏡和信號轉換器。熱電偶在系統(tǒng)中能夠將變化的溫度信息轉換成與信息變化相一致的電信號，此種電信號在輸出的時候比較微弱，所以就要利用放大器來將微弱的電信號放大，由于放大后的數據屬于模擬信號，無法順利地輸入到計算機內，就需要使用信號轉換器來將模擬信號轉換成數字信號，從而為監(jiān)測人員提供監(jiān)測數據。
（三）控制溫度的電路對硬件的要求。在控制溫度的電路中只需要使用一個控制溫度的電路元件，檢測人員通過該元件可以對溫度進行設定，一旦產品生產過程中的溫度超過設定的最高溫度，該元件就能利用半導體的制冷功能來降低產品生產的溫度，當產品生產過程中的溫度低于設定的最低溫度，元件就能夠通過半導體的加熱功能來升高產品生產的溫度。
（四）人機對話電路對硬件的要求。人機對話電路使用的硬件主要有顯示器、鍵盤。單片機的溫度控制系統(tǒng)中的顯示器是由一些發(fā)光二極管組成的，當顯示器接收到的字符的時候，一些發(fā)光二極管就會發(fā)生不同變化，因而就會在屏幕上顯示出不同的亮光，為檢測人員提供相關的信息。鍵盤作為輸入設備，能夠實現人機對話，還能夠對系統(tǒng)設置進行更改，從而為產品生產提供合適的溫度。
三、單片機溫度控制系統(tǒng)軟件設計的步驟
（一）溫度控制系統(tǒng)中監(jiān)控程序的設計。設計人員在設計監(jiān)控程序的時候，要正確處理系統(tǒng)的調度問題，這就要求設計人員根據環(huán)境的相關變化來選取合適的調度方法，從而幫助單片機的溫度控制系統(tǒng)快速地實現系統(tǒng)的任務。
（二）系統(tǒng)中斷與子程序調用的設計。要對程序進行初始化處理，然后將脈沖方式的中斷信號輸向外部中斷源，將中斷源進行中斷，再進行相關地址的更改，促進信號轉換硬件的順利使用。經過一系列的信號轉換，將最終的數字信號儲存在緩沖區(qū)域內。
四、系統(tǒng)調試
（一）利用開發(fā)裝置來進行系統(tǒng)檢測。單機片的溫度控制系統(tǒng)的設計人員在系統(tǒng)開發(fā)裝置上完成系統(tǒng)設計之后，就可以在開發(fā)裝置上來對系統(tǒng)進行檢測，主要方法是在開發(fā)裝置上連入仿真器，在應用系統(tǒng)的時候，就會出現一系列的程序代碼，如果運行出錯，就找到處錯誤的代碼進行更改，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
（二）對系統(tǒng)進行連調處理。在對系統(tǒng)進行連調處理的時候，可以采用自底向上或自頂向下的方法來實現系統(tǒng)的聯(lián)調，根據聯(lián)調得到的信息進行方案更改，最終達到優(yōu)化系統(tǒng)的目的。
（三）將程序固化到芯片內部。設計人員要將完成設計和調試的程序固化到芯片內部，從而保護程序的安全性，保護設計人員的知識產權。
五、結束語
單片機的溫度控制系統(tǒng)在經濟的發(fā)展方面上發(fā)揮著越來越重要的作用，為了與經濟的發(fā)展性適應，企業(yè)在產品生產過程中必須使用單片機的溫度控制系統(tǒng)，才能夠加快產品的生產速度，提高產品的品質，因此要求設計人員必須根據企業(yè)產品生產的需要設計單片機的溫度控制系統(tǒng)，為企業(yè)的發(fā)展做貢獻，促進國家經濟的快速發(fā)展。
參考文獻：
關鍵詞 溫控系統(tǒng)；單片機；應用
中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0061-01
1 單片機簡介
單片機，又稱微控制器，指一套完整的計算機系統(tǒng)集成在一個芯片上，主要包含有CPU、內存、大部分具有外存、內部和外部總線系統(tǒng)。單片機因其具有集成密度高、通用性能優(yōu)、功能性強等特性，以及外型體積小、單位重量低、能量損耗少、準確性高、抗外界干擾能力強和便攜式使用等優(yōu)異特點，被廣泛用于智能控溫系統(tǒng)的核心組件。
單片機最早產生于工業(yè)化控制行業(yè)，由僅含CPU的芯片作為專業(yè)處理器發(fā)展而來的。早期單片機基本是4位和8位的，發(fā)展最為成功的是INTEL和8031，后期8031發(fā)展為MCS51系列單片機系統(tǒng)，因其具有簡易、準確性高和優(yōu)越性能等特點，一直被沿用至今。隨科技不斷進步和工業(yè)化大發(fā)展，16位單片機應運而生，但由于性價低，后快速被32位單片機替代。當今，單片機系統(tǒng)的開發(fā)和應用不再局限于裸機領域，而是作為嵌入式設備應用到操作系統(tǒng)中。單片機在電子產品中的應用愈來愈廣泛，特別是溫度檢測和控制領域。
2 單片機基本結構
單片機的基本組成有中央處理器（CPU，包括運算器和控制器）、只讀存儲器（ROM）、讀寫存儲器（RAM，又稱隨機存儲器）、輸入/輸出端口（I/O口，或并行口/串行口）等組成[1]。為使單片機能夠有節(jié)奏的進行運算和控制時，單片機內常常包含一個時鐘電路。此外，當單片機控制對象參數到達一個需要加以干預的狀態(tài)時，其內部含有的“中斷系統(tǒng)”指導著CPU根據具體情況而采取適當的應對措施。單片機的各組成結構通過其內部一條總線相互連接。
單片機的中央處理器作為單片機的核心部分，主要作用是用于數據的運算和操作控制。其包含的運算器作用是實現邏輯運算、位操作以及算術計算；控制器的作用是對指令進行識別，后依據指令協(xié)調計算機內部各組成單元相互工作。
儲存器是單片機另外一個重要組成部分，存儲器內每個儲存單元可容納一個八位二進制信息，一般使用兩位16進制數來表示。儲存器包含程序儲存器、數據儲存器和特殊功能寄存器三種。程序儲存器一般指在單片機處理問題前，將預先編好的程序、表格、常數等編為機器代碼后存入的儲存器，其可置于單片機內或外，還可內外兼置；數據儲存器一般由讀寫儲存器RAM構成，主要用于實時數據的存儲，容量最大為64K；特殊功能寄存器，其地址范圍一般在80H-FFH間，主要包含兩種，一種與芯片的引腳相關，另一種用于控制單片機功能。
3 單片機在溫控系統(tǒng)中的應用
下面以“貯液容器溫度控制系統(tǒng)”為研究對象，簡述單片機溫度系統(tǒng)設計要求和實現方案。其運行機理：溫度傳感器將現場實際溫度進行采樣記錄，后轉換為電壓信號，再經過低通濾波設備將干擾信號過濾，送至放大器中，信號經放大器放大后再通過模/數轉換器變換為數字信號，后送至單片機中，最后單片機依據設定的溫控范圍通過繼電器控制升溫設備來控制溫度。
本系統(tǒng)中，貯液的容器溫度作為被控參數，蒸汽的流量作為控制參數，降溫冷物料初溫作為前饋控制，組成前饋-反饋控制系統(tǒng)，將干擾信息排除。溫控系統(tǒng)的硬件組成主要有以單片機AT89C51作為主機，另配置有多路開關、D/A轉換器、A/D轉換器、V/I轉換器、傳感變送器兩路以達到貯液容器溫度自控目的。此外，還有輔助配件如鍵盤、電路顯示板和報警電路，保證系統(tǒng)穩(wěn)定時，貯液容器溫度在工藝要求范圍內恒定。
1）前向通道設計。溫度傳感器（JUMU90型號，見下表）接收到CONV ERT有效命令后，寄存器從最高位順次開始經電流輸出的DAC在比較強上與模擬量經5KΩ電阻所產生的電流進行比較。所有位檢測完成后，SAP中包含轉換后的10位二進制碼。轉換完成后，SAP發(fā)出DR信號，單片機查詢到DR=0時，便使其打開三態(tài)緩沖器輸出數據。
JUMU90系列溫度傳感器性能指標
輸出范圍/℃ 0-500
輸出電流/mA 4-20
精確度/% 0.5
A/D轉換芯片型號[2] AD571
2）后向通道設計。本系統(tǒng)選用10位的D/A轉化器DA1020，以達到系統(tǒng)精確性要求。使用I/O口與AT89C51單片機相連接，這是由于D/A轉化器DA1020內部無鎖存器。AT89C51單片機的字長為8位的，因此每次操作僅能傳輸8位數據。可見，AT89C51單片機須連續(xù)進行兩次操作才能完成一個完整的10位數據，再傳輸到AC1020中，并且其傳輸方式采用雙緩沖器方式，以免傳輸過程中輸出電壓有毛刺現象。
3）執(zhí)行器及調理電路的設計。本系統(tǒng)中調節(jié)閥的型號有：ZMAN 16BG型和ZGICr18Ni9Ti型，其具有對數流量特點。由于調節(jié)閥輸入信號為氣信號，而D/A轉化器輸出信號為電壓信號，因此在二者之間需加入V/I轉換器和一個電氣閥門定位器，其工作機理為先將0-5 V的電壓信號轉換為4-20 mA的電流信號，再將4-20 mA的電流信號轉換為0.02-0.04 Mpa的氣信號，從而使調節(jié)閥接收到氣信號后開始工作。
4 總結
本文主要介紹了單片機的發(fā)展史、結構組成以及以“貯液容器溫度控制系統(tǒng)”為例介紹了單片機在該系統(tǒng)中的應用。隨著社會經濟的快速發(fā)展，科技水平的不斷進步，各行業(yè)領域對溫度控制的要求提高，溫度的監(jiān)控要求也相應提高，因此，溫度控制器的應用領域將愈來愈廣泛，基于單片機的溫度控制器的開發(fā)和應用也會越來越寬廣。
參考文獻
關鍵詞：溫度控制；自適應；PID；PC機
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）07-0018-03
0 引 言
目前，水溫控制被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化工、家電等很多領域，水溫控制的好壞直接影響著產品的品質，因此，水溫控制具有十分重要的意義。本設計的任務與要求為1 L水由1 kW的電爐加熱，要求水溫可以在一定范圍內由人工設定，并能在環(huán)境溫度降低時實現自動調整，以保持設定的溫度基本不變。主要性能指標：溫度設定范圍為25.0～100℃，最小區(qū)分度為0.1 ℃，溫度控制的靜態(tài)誤差小于或等于0.1 ℃，用SMC1602A液晶顯示模塊顯示實際水溫和PID控制算法中的三個主要參數Kc、Ti、Td的賦值，用串口調試精靈將PID控制器的輸出和溫度采樣值顯示在PC機上。
1 系統(tǒng)方案
本設計以STC89C52單片機為核心，采用了溫度傳感器DS18B20、RS232標準接口及PID控制算法對溫度進行控制。該水溫控制系統(tǒng)是一個典型的檢測、控制型應用系統(tǒng)，它要求系統(tǒng)完成從水溫檢測、信號處理、輸入、運算，到輸出控制電爐加熱功率以實現水溫控制的全過程。本設計實現了水溫的智能化控制以及提供完善的人機交互界面及PC機與單片機通信接口，系統(tǒng)由PC機與單片機通信模塊、溫度檢測及其顯示模塊、PID控制算法等模塊組成，其特點在于采用PC機與單片機通信，系統(tǒng)框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)框圖
2 硬件電路設計
本電路總體設計包括四部分：主機控制部分（STC89C52）、溫度采樣與顯示電路、溫度控制電路、PC機與單片機通信電路。
2.1 主機控制部分
主機控制部分是電路的核心，系統(tǒng)的控制采用單片機89C52。單片機89C52內部有8 KB單元的程序存儲器以及512 B的數據存儲器，因此，系統(tǒng)不必擴展外部程序存儲器和數據存儲器，這樣就可以大大減少系統(tǒng)硬件部分的復雜度。
2.2 溫度采樣與顯示電路
系統(tǒng)的信號采集與顯示電路主要由溫度傳感器DS18B20和SMC1602A液晶顯示模塊兩部分組成。
DS18B20 采用獨特的單線接口方式，在與微處理器連接時，僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通信。測溫范圍為-55～+125 ℃，固有測溫分辨率為0.5 ℃，工作電源為3～5 V/DC，在使用中不需要任何元件，測量結果以9～12 b數字量方式串行傳送，適用于DN15～25、DN40～DN250各種介質工業(yè)管道和狹小空間設備的測溫。
SMC1602液晶顯示器以其微功耗、小體積、使用靈活等諸多優(yōu)點在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。液晶顯示器通?？煞譃閮纱箢?，一類是點陣型，另一類是字符型。點陣型液晶通常面積較大，可以顯示圖形；而一般的字符型液晶只有兩行，面積小，只能顯示字符和一些很簡單的圖形，簡單、易控制且成本低。目前，市面上的字符型液晶絕大多數是基于HD44780液晶芯片的，所以控制原理是完全相同的，為HD44780寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14條引腳線（市面上也有很多16條引腳線的LCD，多出來的2條線是電源線VCC（15腳）和地線GND。
2.3 溫度控制電路
此部分電路主要由光電耦合器、三極管和繼電器組成。光電耦合器的耐壓值為400 V，它的輸出級經三極管將功率放大后控制繼電器常開觸點的通斷，從而最終達到控制電爐子的目的，100 Ω電阻與0.01 μF電容組成雙向可控硅保護電路。
2.4 PC機與單片機通信電路
為了使系統(tǒng)具有更好的人機交換界面，在系統(tǒng)設計中我們通過Visual Basic 語言設計了微機控制界面。系統(tǒng)與微機的通信大大提高了系統(tǒng)的各方面性能。
由于單片機89C52串行口為TTL電平，而PC機為RS232電平，因此，系統(tǒng)采用了MAX232電平轉換芯片來進行電平轉換。
因為系統(tǒng)設計了通信功能，即主系統(tǒng)（89C52）和PC機的通信，所以在觀察PID 控制器的輸出時更加明顯，很大程度上降低了參數整定的難度。另外，通過可視化窗口能夠看到系統(tǒng)的采樣值。
3 軟件設計
本系統(tǒng)的軟件設計主要包括三大部分：PC機與單片機通信模塊的軟件設計、溫度采樣與顯示電路模塊的軟件設計、溫度控制模塊的軟件設計。
3.1 主程序流程圖
主程序流程如圖2所示，程序主要完成以下的幾部分任務：
（1） 初始化：設定各參數的初始值，設定串行口、定時器以及液晶顯示模塊。
（2） PC機與單片機通信：此部分程序主要完成數據在PC機和單片機間的相互發(fā)送，其主要通過89C52單片機的半雙工串行口完成，從而完成與微機控制接口RS232的連接及通信的控制。
（3） 溫度采集及其顯示：主要完成溫度信號的采集及其對轉換后的數字量進行處理，進而用字符型液晶顯示模塊將實時溫度進行顯示。
圖2 主程序流程
3.2 PID控制算法
PID算法是此溫控系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。其一般算式及模擬控制規(guī)律表達式如下：
（1）
式中， u（t）為控制器的輸出； e（t）為偏差，即設定值與反饋值之差；Kc為控制器的放大系數，即比例增益；Ti為控制器的積分常數；Td為控制器的微分時間常數。PID算法的原理即調節(jié)Kc、Ti、Td三個參數，使系統(tǒng)達到穩(wěn)定。
由于PID的一般算式不易與單片機處理，因此，在設計中采用了增量型PID算法。將式（1）轉換成
（2）
由式（2）可得出
（3）
式（3）中的u（k）即輸出PWM波的導通時間。其控制算法如圖3所示。
圖3 PID控制算法
4 測試方法與測試結果
4.1 測試方法
在電爐子中放入1 L清水，電爐子和控制系統(tǒng)相連，給系統(tǒng)上電，系統(tǒng)進入準備工作狀態(tài)。分別設定溫度為35.3 ℃、40.2 ℃、45 ℃、60 ℃、74.0 ℃、81 ℃，觀察設定溫度和實際溫度，并記錄數據。填寫表1，同時觀察水溫變化的動態(tài)情況，并記錄溫度穩(wěn)定的時間，填寫表2。
4.2 測試結果
設定溫度與實測溫度的數據對比如表1所列。表2所列是溫度穩(wěn)定和時間的關系，表2中的設定溫度為50℃，每隔30 s記錄實測溫度。
5 結 論
從表1中的數據可知，系統(tǒng)的誤差基本穩(wěn)定在±0.3 ℃，因而能很好地滿足系統(tǒng)的設計要求。從表2所得的數據可知，系統(tǒng)運行5 min時，基本達到了穩(wěn)定，說明系統(tǒng)能很好地控制溫度達到理想值，為需要精確控制溫度的任務提供了參考。同時，系統(tǒng)實現了PC機與單片機的通信，把控制參數和控制結果顯示PC機上，方便監(jiān)控，實現了溫度的控制和智能監(jiān)控。
參 考 文 獻
[1] 郭天祥.51單片機C語言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.
[2] 李建忠.單片機原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.
[3] 譚浩強.C程序設計[M].3版.北京：清華大學出版社，2005.
關鍵詞：室內溫度控制；STC89C51單片機；Pt100溫度傳感器
中圖分類號：TB
文獻標識碼：A
doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.16.100
1 各模塊的介紹
1.1 STC89C51單片機
STC89C51RC采用的是8051核的ISP系統(tǒng)可編程芯片，ISP為“In System Programming”的縮寫。工作時最高可擁有80MHz的時鐘頻率，片內包含的Flash只讀程序存儲器為8K Bytes，它可反復擦寫1000次，該單片機既由MCS-51指令系統(tǒng)又有80C51的引腳結構，有通用的8位中央處理器在STC89C51內部集成，并且它還包含ISP Flash存儲單元，可以實現在系統(tǒng)可編程的功能，可以用電腦進行程序的下載，無需購買通用編程器。STC89C51RC系列的單片機是單時鐘/機器周期（1T）的兼容8051 內核單片機，既高速又低耗。
1.2 Pt100溫度傳感器
Pt100溫度傳感器是測量溫度并利用自身阻值由溫度變化而產生變化的特點進行溫度信號轉換成標準的輸出信號的儀表，可以用來檢測和調節(jié)工程生產過程的溫度參數。由兩部分構成帶傳感器的變送器，它們分別是“傳感器”和“信號轉換器”。熱電偶或者熱電阻是傳感器的主要材料；信號轉換器主要由測量單元、信號處理和轉換單元組成（由于工業(yè)用熱電阻和熱電偶分度表是標準化的，因此信號轉換器作為獨立產品時也稱為變送器），有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現場總線功能。
1.3 LED數碼管
LED數碼管實際上是由七段LED燈組成一個“8”字形，若算上小點則共有八個LED小燈，根據各個小燈亮滅不同，它可以顯示從“0”到十六進制的“F”。LED數碼管按連接方式的不同可分為共陰極接法和共陽極接法。共陰極接法的數碼管要接通高電平才可以導通工作，而共陽極則需要接通低電平才可以導通工作。本設計采用共陰極接法的兩位LED數碼管，連接在單片機的P2口。
1.4 繼電器控制的加熱系統(tǒng)
單片機通過P1.1引腳對繼電器的斷開和和閉合進行控制從而控制加熱系統(tǒng)的工作與否。當輸出為低電平時，三極管導通，加熱系統(tǒng)開始工作。當輸出為高電平時，三極管截止，加熱系統(tǒng)停止工作。
2 設計思路
2.1 總體思路
本系統(tǒng)運用STC89C51單片機進行對于室溫的測量及調控，運用Pt100溫度傳感器進行溫度的測量以及標準信號的傳輸，這樣做是為了進一步的對溫度進行調節(jié)。我們在上文已經了解到了Pt100溫度傳感器既包括傳感器又包括信號轉換器，這滿足我們對溫度檢測后轉換成標準信號交給單片機進行判斷的要求。它設計的主要原理為根據溫度的不同則自身電阻值不同，從而影響電路中電壓，所以根據溫度的不同可換算成不同的電壓值，也就有不同的標準信號相對應。當單片機檢測到溫度傳感器發(fā)送給單片機的標準信號之后，單片機根據預先設定的溫度進行判斷，若高于這個溫度則使風扇轉動，若低于這個溫度則使風扇停轉并且使暖爐工作。在所有過程中，用LED數碼管來進行溫度的顯示。
2.2 交流調溫風扇部分
該風扇工作原理為根據溫度不同來調速，風速共有四檔，但為了簡潔起見只用其中兩檔，即0檔和四檔，當室溫小于等于27攝氏度時，該風扇為零度，當室溫大于27度時，該風扇轉速為四檔。
2.3 繼電器控制的加熱系統(tǒng)部分
作為調高溫度的部分，它需要交流供電，而單片機只能提供最大為5伏的電壓，所以想要通過單片機直接對加熱系統(tǒng)進行控制是不現實的，所以在這里用到了繼電器來實現加熱系統(tǒng)中電路的導通和斷開，而用單片機來控制繼電器是否工作，當單片機P1.1引腳輸出低電平時三極管導通，加熱系統(tǒng)開始工作，而當P1.1引腳輸出高電平時，三極管截止，加熱系統(tǒng)停止工作。
2.4 A/D轉換器
在這個室溫調控系統(tǒng)中，A/D轉換器在Pt100溫度傳感器電路中，是為了將熱電阻測得的溫度信號轉換成標準的數字信號以便于單片機檢測并作出相應的運算及判斷。因為單片機只能運算數字語言，即“0”和“1”，不能直接對溫度信號加以運算，故我們需要用A/D轉換裝置將信號進行轉化，相當于“翻譯”的功能。
3 主接線的設計
在主接線的核心部分是四十只引腳的STC89C51單片機，它的P2口連接一個共陰極兩位LED數碼管，而它的陰極分別連接在單片機的P1.6引腳和P1.7引腳，數碼管用來顯示當前溫度，而溫度的來源為Pt100溫度傳感器測量的溫度。Pt100溫度傳感器測量的溫度通過一個A/D轉換裝置連接在STC89C51單片機的P0口上，實現溫度信號轉換成標準數字信號并向單片機傳輸的功能。STC89C51單片機接收到溫度轉換成的標準數字信號后，通過掃描預先下載進去的主程序進行內部的運算與判斷，當溫度高于27攝氏度時，啟動交流調速風扇，進行降溫工作，而當溫度低于27度后，交流調速風扇將停止工作，并且在室溫比27攝氏度低很多（在本設計中為5攝氏度）時使單片機控制繼電器使增溫系統(tǒng)工作，知道溫度重新升回27攝氏度。
4 主程序的設計
本程序運用C語言來進行設計，設計的主體思路是分別設計A/D轉換子程序、數碼管顯示子程序、溫度調控子程序，其中交流調速風扇的調速程序要通過中斷程序來實現，它的主要原理是：我國交流電的頻率為50Hz，即周期為0.02s，我們先將供給交流調速風扇的交流電整流成連續(xù)的正半周期的交流電，利用單片機控制通電與斷電的占空比從而調節(jié)交流調速風扇的檔位，在中斷程序中根據Pt100溫度傳感器測得的溫度信號轉換成的標準數字信號的不同來設定不同的占空比。對于Pt100溫度傳感器測得的溫度信號，要根據公式轉換成一個對應的數字，整體趨勢是溫度越高這個數字越低。這部分由程序中的A/D轉換子程序來實現。對于數碼管的顯示，我們通過定義數字表以及定義端口（用兩個不同的參數來表示連接數碼管陰極的P1.6引腳和P1.7引腳）來實現對數碼管顯示的控制。對于交流調速風扇和對加熱系統(tǒng)的控制在主程序中是通過設定兩個不同的參數來實現的，這兩個參數分別代表連接繼電器的P1.1引腳和連接交流調速風扇的P1.2引腳，通過給這兩個參數賦值（“0”和“1”）來實現降溫和升溫的功能。
參考文獻
[關鍵詞]單片機；溫度傳感器；巡回檢測報警；溫度控制
中圖分類號：TM351 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）12-0285-01
1、引言
溫度采集系統(tǒng)可被廣泛應用于工、農業(yè)生產和日常生活中，單片機控制溫度采集控制系統(tǒng)就是為對溫度進行檢測和監(jiān)控而設計的。采用PC機控制進行溫度檢測、數字顯示、信息存儲及實時控制，對于提高生產效率和產品質量、節(jié)約能源等都有重要的作用。系統(tǒng)以52系列單片機為控制核心，實現溫度控制報警顯示系統(tǒng)的設計，簡單實用，具有一定的推廣價值。
2、溫度控制系統(tǒng)的整體方案設計
系統(tǒng)運用主從分布式思想，由一臺PC作上位機，單片機作下位機，進行溫度數據采集。該系統(tǒng)采用RS-232串行通訊標準，通過PC機控制單片機進行現場溫度采集。溫度值既可以送回主控PC進行數據處理，由顯示器集中顯示，也可以由下位機單獨工作，實時顯示當前各點的溫度值，并對各點進行實時溫度控制，并具有超溫聲光報警功能。工作原理如下：當單片機采集溫度低于所設定的下限溫度或高于設定的上限溫度時，單片機控制數字溫度傳感器DS18B20系統(tǒng)，把溫度信號通過單總線從數字溫度傳感器傳遞到單片機上。單片機在處理數據之后，發(fā)出控制信號改變報警和控制執(zhí)行模塊的狀態(tài)，同時將當前溫度值發(fā)送到顯示電路顯示。本設計選用LED數碼管顯示器，采用蜂鳴器報警。
為了實現預定值的設置，本系統(tǒng)采用的是直接和I/O口連接的三個按鍵來實現，分別代表循環(huán)切換鍵、加1鍵和減1鍵。循環(huán)切換鍵用來設定報警值，加1鍵和減1鍵用來設置溫度的上下限值。O定完參數后，再按一次功能鍵，系統(tǒng)便進入了監(jiān)控狀態(tài)。
3、系統(tǒng)的硬件設計
（1）系統(tǒng)的硬件組成
本系統(tǒng)的設計包括對溫度的采集、轉換、顯示以及報警等環(huán)節(jié)。系統(tǒng)的硬件主要由AT89S52單片機、DS18B20溫度傳感器、LED數碼管、電源、RS232、蜂鳴器等組成各個功能環(huán)節(jié)的元器件構成。
（2）元器件的選擇
1、PC機采用普通的個人計算機。個人計算機由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，是一種能獨立運行，完成特定功能的設備。個人計算機具有優(yōu)良的性能，使用廣泛。由PC機控制AT89S52單片機，完成系統(tǒng)的功能設計。
2、本設計中的下位機采用的是單片機基于數字溫度傳感器DS18B20的系統(tǒng)。DS18B20利用單總線的特點可以方便的實現多點溫度的測量，輕松的組建傳感器網絡，系統(tǒng)的抗干擾性好、設計靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進行現場溫度測量。DS18B20是DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器。測溫分辨率可達0.0625℃。它與傳統(tǒng)的熱敏電阻的不同之處在于它可直接將被測溫度轉換成船行數字信號供微處理器處理。DS18B20具有體積小、線路簡單等特點。CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。
DS18B20最大的特點是單總線數據傳輸方式，DS18B20的數據接收和發(fā)送均由同一條線來完成。本系統(tǒng)為單點溫度測試。DS18B20采用外部供電方式，理論上可以在一根數據總線上掛256個DS18B20，但實際應用中發(fā)現，如果掛接25個以上的DS18B20仍舊有可能產生功耗問題。另外單總線長度也不宜超過80M，否則也會影響到數據的傳輸。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機的多個I/O口來驅動多路DS18B20。本設計采用的是單路溫度傳感器測溫的方式。在實際應用中還可以使用一個MOSFET將I/O口線直接和電源相連，起到上拉的作用。
3.單片機
本設計最終選用ATMEL公司的8位單片機AT89S52作為本系統(tǒng)的CPU。
下面簡單地介紹一下AT89S52的特性：與MCS-51產品兼容，包括引腳；8K字節(jié)可編程閃速程序存儲器，壽命：1000次寫/擦循環(huán)；全靜態(tài)工作：0～33MHz；3級程序存儲器加密鎖定；256×8位內部RAM；32條可編程I/O線；兩個16位定時器/計數器；8個中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式，從掉電模式中斷恢復；看門狗定時器；雙數據指針；斷電標志等。
4.鍵盤以及顯示電路
鍵盤電路比較簡單，設立三個鍵K1，K2，K3。其中：
K1（“”鍵）：循環(huán)切換，可以選擇設定溫度傳感器的上，下限溫度報警值。
K2（“”鍵）：在設定傳感器的上，下限溫度報警值時，按“”鍵，設定值加1。
K3（“”鍵）：在設定傳感器的上，下限溫度報警值時，按“”鍵，設定值減1。
顯示電路用顯示器作為人機接口，尤其是作為本系統(tǒng)的溫度監(jiān)測儀器，是必需的。常用的顯示器件主要有LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD（液晶顯示器），它們都具有耗電少，成本低，線路簡單，壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于智能儀表場合。本設計選用共陰極LED數碼管顯示器。我們所用的顯示器主要用于顯示溫度值。
4、溫度控制系統(tǒng)的軟件設計
整個系統(tǒng)軟件分為PC機軟件和單片機軟件，PC機進行現場可視化檢測，單片機負責數據采集、處理和控制，PC機和單片機之間采用主從式通訊。
本系統(tǒng)軟件采用匯編語言來編寫。匯編語言程序具有代碼效率高（編譯后的指令代碼占用存儲空間?。┖蛨?zhí)行時間短等優(yōu)勢和特點。[7]由于單片機的存儲器等資源有限，單片機應用程序中經常需要面對硬件操作，且對程序執(zhí)行的時間有較為嚴格的要求或限制。因此，選用匯編語言程序設計具有諸多優(yōu)勢。
單片機中的程序分為主程序和各個功能模塊。主程序是整個控制系統(tǒng)的核心，用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系。功能模塊則是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。
功能模塊共有6個，分別是溫度轉換開始子程序、讀出溫度值子程序、根據溫度進行控制子程序、溫度顯示模式設定子程序、溫度數據計算處理子程序、顯示數據BCD碼刷新子程序、數碼管顯示子程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、單片機與PC機串口通訊程序。
5、結束語
【關鍵詞】單片機;控制系統(tǒng);模擬檢測精度;問題研究
前言
近年來隨著計算機在社會不同領域的進一步滲透， 傳統(tǒng)控制檢測的相關技術也不斷趨于完善。以單片機作為檢測核心的自動控制單片機系統(tǒng)中，基于傳統(tǒng)模式的單片機控制模擬檢測的精度已經難以匹配相應的模擬檢測度，相關的工程人員還需要根據單片機系統(tǒng)的具體硬件結構，采用多方面的措施以提升檢測精度。而在模擬檢測電路中，相關的工程人員更是面對著檢測數據量繁多、信號類型復雜、轉換關系不易理清等一系列技術難題，如何在這種多類型信號的單片機控制系統(tǒng)中提升檢測精度，更是成為了相關工程人員面臨的棘手難題。
一、放大電路部分元件因溫度產生失真現象
如圖1所示，單片機控制系統(tǒng)中的核心部件為基于三極管構建的放大電路，但三極管受溫度的影響也是極為明顯的。例如在圖1中，失調電壓UIO會隨著整個放大電路所處環(huán)境溫度的變化而產生失真現象，使得利用相關設備所測得的UIO測量值與真實值之間存在15%以上的誤差。而放大電路中的核心部件三極管的使用壽命也會因整個電路高強度的放大作用而迅速衰減，使得增益AV有一定幅度的降低，導致模擬檢測精度的下降。
圖1 單片機控制系統(tǒng)中的放大電路
基于此，相關的設計人員需要明確具體系統(tǒng)中不同三極管和其它元器件的工作條件，嚴格按照相應原件的制作要求構建相應的分析電路，避免部分元件因實際電流超出額定電流而產生損毀現象。對于損壞的元器件，如電阻、三極管等，應及時予以更換，避免整個電路雖能勉強實現檢測功能，但精度卻有了大幅度的降低。而對于電路中失調電壓UIO與增益AV的漂移和失真現象，相關的工程人員可以在整個系統(tǒng)通電之前，首先用萬用表等工具檢測出整個放大電路在理想情況下的增益倍數，待進行測量時，再利用相關設備檢測出測量時刻放大器失調電壓UI0 增益AV 的真實值，最后根據單片機的變成運算，對不同時刻測得的不同數據進行比較分析，最終得出被檢測模擬量的具體數值，從而避免放大電路部分元件因溫度產生失真現象對模擬檢測精度帶來的影響。
二、交流信號的檢測精度對系統(tǒng)帶來的影響
整個模擬檢測系統(tǒng)的可靠性是建立在系統(tǒng)交流信號檢測可靠性的基礎之上的，考慮到這類A/D轉換一類的I/O處理程序多是由單片機的實時處理程序所構成的，在提高檢測精度方面，相關的工程人員可以借助全速斷點運行方式或連續(xù)運行方式來對整個模擬檢測系統(tǒng)的檢測精度予以調試。例如先提前測量出一組模擬數據，然后再通過仿真器的命令寫入功能，將相關的模擬測試數據輸入到整個檢測系統(tǒng)的參數緩沖單元之中，最后將計算程序的輸出結果與所測得的模擬數據進行比較，如果模擬數據與測量數據的誤差極小，可基本認為該系統(tǒng)的檢測精度較高。但若發(fā)現部分數據或整組數據與實際測量數據存在較大的誤差，則需要改用單步檢測方式，對系統(tǒng)的算法進行分析，進行重新設計或修改。如果發(fā)現整個算法雖然能夠得出模擬測試的結果，或是實際測得的數據不能夠完全覆蓋模擬計算的數據類型，還可借助圖2所示的交流―直流信號的轉換電路，通過二級濾波的方式，將任意波形交流信號的有效值轉換為直流電壓再予以檢測，除了在提升單片機控制系統(tǒng)模擬精度方面有著卓越貢獻以外，還能進一步減少紋波所帶來的負面影響。
圖2 提升交流信號檢測精度的轉換電路
三、共模信號和信號源內阻的給系統(tǒng)模擬精度造成的影響
以圖1為例，如果整個放大電路的A1、A2放大器未能采用相互對稱的模塊，那么當檢測信號送至A1、A2的相同兩端時，勢必會由于相位差造成輸入增康的增大，從而對系統(tǒng)的增益造成影響，進而影響系統(tǒng)的模擬檢測精度?；诖耍嚓P的工程人員在對整個控制系統(tǒng)的放大裝置進行設計時，需要充分考慮到共模信號和信號源內阻的給系統(tǒng)模擬精度造成的影響?？煽紤]構建如圖1所示的基本放大電路，利用采用對稱結構的A1、A2的放大器將放大信號直接加在輸入兩端，還可利用差分放大器A3對前級共模信號的傳輸路徑予以阻斷，達到共模抑制作用的效果。通過這種變雙端輸入對單端輸出、變不對稱結構對對稱模塊的放大電路的構成，可以在有效滿足調節(jié)放大倍數的基礎上，滿足對地負載的相關需求，從而達到提升單片機控制系統(tǒng)模擬檢測精度的最終目的。此外，對于部分輸入信號為數字信號模擬信號共存的放大電路，相關的工程人員也可利用光電感應設備對數字信號和模擬信號加以隔離，從而抑制數字信號對模擬信號，尤其是小信號模擬信號的干擾，亦可達到提升系統(tǒng)模擬精度的重要目的。
四、對單片機控制系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢的展望
縱觀現實生活中的不同領域，不難發(fā)現單片機控制系統(tǒng)已經彰顯出越來越獨特的應用價值。無論是大到飛機上各種儀表器件的控制和自動導航，還是小到一張生活中常見的智能IC卡，其中都有著單片機控制系統(tǒng)的身影。相關的工程人員只需要在單片機的接上并不復雜的接口電路，在結合單片機核心中的人為寫入程序，就可以完成單片機出現之前曾經極其復雜的工作?，F階段，基于單片機控制系統(tǒng)的模擬檢測已經有了更廣闊的發(fā)展前景，例如我國的高精度溫度控制系統(tǒng)、國外的長度測量控制系統(tǒng)等等。雖然這部分高精度的模擬系統(tǒng)檢測在成本方面還不夠低廉、但隨著科技的不斷發(fā)展，我們有理由相信，未來高精度的模擬控制系統(tǒng)不僅能夠進一步降低生產的所需成本，提升生產效率，還能夠在智能化、安全化、簡單化的發(fā)展道路上取得更卓越的發(fā)展。
五、結語
單片機控制系統(tǒng)隨著科技的發(fā)展已經有著越來越廣闊的應用空間，因此，如何在不擴大生產成本的基礎上，提高單片機控制系統(tǒng)模擬檢測的精度就顯得越來越重要。筆者認為，通過對硬件電路采取相關措施，結合單片機自身的編程計算功能，無疑會對提高系統(tǒng)模擬檢測精度有著重要的貢獻。同樣，筆者也希望相關的工程人員能夠在提升模擬檢測精度方面開拓進取，不斷創(chuàng)新，為廣大的電子工作者打開一扇通往電子設計新出路的大門。
參考文獻
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[2]馬西泰.單片機原理的應用與開發(fā)技巧探討[J].科技信息，2010.
【關鍵詞】單片機；高壓開關柜；溫濕度
1.前言
高壓開關柜在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應用，是電廠、變配電站中的核心設備之一。在運行過程中，開關柜里面分、合部件的機械松動、連接觸點的磨損、觸頭的表面氧化和設備老化等原因，導致連接部件或接觸部件的接觸電阻增大，長期在高電壓、大電流和滿負荷的條件下運行，熱量集結加劇，極易導致開關柜內溫度升高，如不及時處理將出現局部熔焊、產生火花或電弧放電，最終造成電氣設備的損壞，甚至發(fā)生火災、爆炸等嚴重的供電事故；此外，高壓開關柜內部空間較為緊湊，柜內潮濕、結露等現象可能會導致開關設備發(fā)生爬電、閃絡等事故；一旦發(fā)生供電事故，短時間內無法恢復生產，從而造成重大經濟損失。所以，溫度、濕度監(jiān)控在高壓開關柜運行過程中非常的重要，對高壓開關柜內部進行實時、準確、高效的溫濕度控制，可以延長設備使用壽命，保證高壓開關柜的安全運行，提高電力系統(tǒng)的運行可靠性，具有重大的經濟效益和社會效益。
圖1 系統(tǒng)控制框圖
2.系統(tǒng)整體結構
本控制系統(tǒng)采用自動模式運行，通過傳感器采集高壓開關柜內部的溫濕度，當開關柜溫濕度超限或有結露趨勢時，一方面發(fā)出報警信號通知工作人員，一方面控制相應的通風、加熱設備，控制開關柜溫濕度的在正常的范圍之內，保障開關柜安全運行，同時為了方便工作人員觀測了解，本控制系統(tǒng)通過液晶顯示器實時顯示當前的溫濕度數據。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。
3.系統(tǒng)硬件設計
本控制系統(tǒng)采用模塊化設計方案，核心是微控制器，包括傳感器組、液晶顯示模塊、報警模塊、電源電路以及相應的加熱、通風等執(zhí)行機構，如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)硬件電路結構圖
3.1 微控制器
高壓開關柜內部的環(huán)境較為復雜，溫度、濕度、強電磁等，所以微控制器采用美國微芯公司生產一種產品PIC16F877單片機，集成AD轉換器、USART及SPI接口模塊，具有8K的程序存諸空間、512字節(jié)的數據存諸空間，此外該單片機采用Haryard雙總線結構，能使程序存儲器的訪問和數據存儲器的訪問并行處理，具有較高的運行速度，較為簡化的電路，低功耗、抗干擾能力強等特點，可以適應高壓開關柜復雜的環(huán)境。
3.2 傳感器模塊
傳感器采用的是瑞士Sensirion公司生產的SHT15溫濕度傳感器，其將溫濕度傳感器結合在一起，構成了一個單一的整體，提高測量精度并且可以精確得出露點值，具有極高的可靠性與長期的穩(wěn)定性；內部包含有A/D轉換器，可以直接將采集到的模擬量轉化為數字傳輸到控制器，數據傳輸采用用串行通信方式，使系統(tǒng)集成更簡易快捷，同時還有精度高、反應迅速、功耗低等特點。實際使用過程中為提高測量的精度在DATA引腳接上10k的上拉電阻，在電源引腳（VCC，GND）之間增加一個100nF的電容用以去耦濾波，單個傳感器與微控制器的接口電路如圖3所示。
圖3 溫濕度傳感器接口電路
3.3 顯示器模塊
本控制系統(tǒng)需要顯示多點的被測量，因而采用微功耗12864液晶模，可以更加直觀的觀測開關柜內各點溫濕度，該模塊的數據端直接與單片機連接，E為使能端，控制讀/寫時序，R/W判斷讀寫操作，RS控制顯示和指令，使用時直接與單片機的I/O口連接，電路如圖4所示。
圖4 液晶顯示器接口電路
圖5 輸出控制電路
3.4 輸出控制模塊
大多數開關柜采用封閉式結構，在長期運行下熱量不宜擴散，造成開關柜內部溫度升高，當溫度超過設定上限時，極易發(fā)生供電事故；此外，開關柜內部相對濕度較大時容易產生結露現象，極易引起爬電、閃絡事故，危害供電安全。所以，當溫度高時啟動通風機，當有結露產生的趨勢時自動啟動加熱器，降低相對濕度或水蒸氣量，以改善設備內部環(huán)境，提高運行安全性。排風扇及加熱器輸出控制電路如圖5所示。電路采用光電耦合的方式提高控制系統(tǒng)抗干擾能力，單片機I/O口輸出低電平，光電耦合器S導通，繼電器K吸合，通過控制繼電器的通斷來控制相應設備的工作。
3.5 報警模塊
控制系統(tǒng)檢測到開關內部溫度過高、濕度超限時，控制系統(tǒng)輸出信號驅動三極管控制蜂鳴器發(fā)生及點亮報警燈，發(fā)出報警信號通知工作人員，同時輸出信號控制風機或加熱器工作，調節(jié)高壓開關柜內部環(huán)境。
圖6 主程序流程圖
4.系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)采用模塊化程序設計，包括主程序控制模塊，初始化程序以及功能控制主程序，由主程序調用各子程序以實現各模塊功能。系統(tǒng)上電完成復位后，利用傳感器檢測各個點的溫度和濕度信息，通過液晶顯示器顯示實時顯示出來，然后將溫濕度值與設定值進行比較，若溫度、濕度超限即報警和輸出控制信號，若開關柜內部溫度、濕度沒有超出設定值，則計算露點值，再次判斷是否有結露趨勢，最終得出信號控制執(zhí)行機構調節(jié)開關柜內部環(huán)境，保障開關柜的安全運行，具體流程圖如圖4所示。
5.測試結果與分析
軟硬件聯(lián)合調試完畢后，將調試成功的溫濕度控制系統(tǒng)（包括通風機和加熱器）安裝在某閑置高壓開關柜內。為了能夠更直觀的觀測系統(tǒng)的運行和控制過程，通過2臺加熱器、2臺加濕器人工模擬開關柜溫濕度變化，溫度上限設置為70oC，下限為25oC，濕度上限90RH%；然后把控制系統(tǒng)的溫濕度測量數據與專業(yè)溫濕度計測量數據進行對比，分析控制系統(tǒng)的整體性能。測試結果如表1、表2所示。
表1 控制系統(tǒng)溫度測試（環(huán)境濕度48RH%）
時間 溫度（系統(tǒng)）oC 溫度（專業(yè)工具）oC 通風機是否工作 是否報警
14：3O 21 20.8 否 否
14：45 39 38.6 否 否
15：00 55 54.8 否 否
15：15 70 70.0 否 否
15：30 82 81.9 是 是
表2 控制系統(tǒng)濕度測試（環(huán)境溫度20oC）
時間 濕度（系統(tǒng)）RH% 溫度（專業(yè)工具）RH% 加熱器是否工作 是否報警
13：OO 48 49 否 否
13：15 62 63 否 否
13：30 74 74 否 否
13：45 85 86 否 否
14：00 94 96 是 是
經過分析，發(fā)現控制系統(tǒng)采集數據和專業(yè)測量工具測量數據誤差較小，溫度最小誤差為0，最大誤差0.4oC，濕度數據最小誤差為0，最大為2RH%；同時在數據超限時，執(zhí)行機構正常工作、報警電路正常工作，說明本控制系統(tǒng)溫度傳感器性能良好，能夠滿足控制系統(tǒng)的要求。
6.結語
本文針對高壓開關柜內部環(huán)境對溫濕度的要求，結合傳感器技術和單片機技術，設計具有溫濕度實時顯示、存儲、超限報警、輸出控制等功能的控制系統(tǒng)，測試結果表明，該裝置可以實時顯示溫濕度，能夠很好的控制執(zhí)行機構工作，當超限時能夠及時報警，同時具有測量精度高、控制性能好、可靠性強等特點，有較高的應用價值。
參考文獻
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【關鍵詞】at89c51單片機；溫度控制系統(tǒng)；抗干擾研究
0 引言
本電爐烤箱溫度控制系統(tǒng)采用atmel 公司推出的at89c51 單片機為控制部件，它是一個低功耗、高性能的cmos 八位單片機，兼容標準mcs-51 指令系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)的控制程序不大，能將控制程序寫入單片機內自帶的4kbflashrom 中，不必再擴展rom。這樣使得控制系統(tǒng)的設計極其方便，元件少，結構簡單，系統(tǒng)反應快。價格經濟。同時也存在其不足的方面，穩(wěn)定性能不太理想，可能受現場環(huán)境干擾而降低溫度控制的精度，這就要求我們對其干擾來源認真分析研究，進而改進抗干擾設計，使其充分體現系統(tǒng)的優(yōu)點，抑制干擾，加強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
1 單片機溫度控制系統(tǒng)干擾來源的分析
1.1 根據單片機溫度控制系統(tǒng)所處的工作環(huán)境，干擾源可以分為如下幾種
1）自然界干擾源：極端天氣溫度劇烈變化，地磁場的變化、空中風雨雷電交加，造成系統(tǒng)工作電源波動與控制信號異常。2）系統(tǒng)周邊的干擾：周邊有大功率電器運行如中頻爐，晶閘管、大功率發(fā)射機、大功率逆變電源等可能形成磁和電干擾。3）系統(tǒng)本身的干擾：系統(tǒng)含有大功率，大電流驅動電路，如產生火花的繼電器，大電流開關等。電感性大的設備在啟停的過程中造成系統(tǒng)工作電源電壓畸變，干擾單片機正常運行。4）系統(tǒng)傳感器信號太微弱容易造成干擾誤差：微弱傳感器模擬信號需要高倍放大的電路和高精度a/d變換電路，受到內外干擾后數據采集出現大的誤差。
1.2 干擾信號進入系統(tǒng)的耦合途徑
1）傳導耦合：通過導體（導線）將噪聲耦合進電路中。最典型的例子是噪聲通過電源線傳入電路。2）公共阻抗耦合：來自不同電路的電流流經一個公共阻抗時，就會產生公共阻抗噪聲耦合。3）電磁場耦合：只要電荷發(fā)生移動，所有的電路元件、導線都會輻射電磁場，存在來自發(fā)射源的輻射。近場時，分別考慮電場和磁場；遠場時，電磁聯(lián)合輻射。4）電容耦合：噪聲源與擾電路之間存在著電容通路。顯然，這種電容一般不是人為加上的，而是二者之間的分布電容。干擾脈沖或其他高頻干擾會經過分布電容耦合到電子線路中。5）電磁耦合：由于兩電路之間存在互感而產生的，一個電路中電流的改變引起磁交鏈而耦合到另一電路。 6）共地阻抗耦合：干擾源在零線接到上產生的壓降被接收電路接收。
2 單片機溫度控制系統(tǒng)的抗干擾的研究
2.1 系統(tǒng)電源抗干擾措施
1）選用供電比較穩(wěn)定的進線電源，單片機控制系統(tǒng)的電源進線選用比較穩(wěn)定的交流電源線，不將控制系統(tǒng)接到負載變化大、晶閘管設備多或者有高頻設備的電源上。2）利用干擾抑制器消除尖峰干擾。3）為了抑制電網電壓的波動采用交流穩(wěn)壓器穩(wěn)定電網電壓。提高計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，低通濾波器是為了濾除電網中混雜的高頻干擾信號，保證50hz基波通過。4）利用ups保證不中斷供電。電網瞬間斷電或電壓突然下降等掉電事件會使計算機系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，對于精度要求高的單片機控制系統(tǒng)，采用ups向系統(tǒng)供電，如果交流供電中斷，系統(tǒng)中的斷電傳感器檢測到斷電后就會將供電通路切換到電池組，從而保證流入計算機控制系統(tǒng)的電流不因停電而中斷。逆變器能把電池直流電壓逆變到正常電壓頻率和幅度的交流電壓，具有穩(wěn)壓和穩(wěn)頻的雙重功能，提高了供電質量。5）為了進一步抑制來自于電源方面的干擾，在直流電源側也要采用相應的抗干擾措施。交流電源變壓器的屏蔽，把高壓交流變成低壓直流的簡單方法是用交流電源變壓器。將電源變壓器的一、二次繞組分別加以屏蔽，一次繞組屏蔽層與鐵心同時接地。
2.2 系統(tǒng)串模干擾的抑制
1）雙絞線做信號引線，雙絞線是由兩根互相絕緣的導線扭絞纏繞組成，為了增強抗干擾能力，可在雙絞線的外面加金屬編織物或護套形成屏蔽雙絞線。2）引入濾波電路。根據串模干擾頻率與被測信號頻率的分布特性，可以選用具有低通、高通、帶通等濾波器。其中，如果干擾頻率比被測信號頻率高，則選用低通濾波器；如果干擾頻率比被測信號頻率低，則選用高通濾波器；如果干擾頻率落在被測信號頻率的兩側時，則需用帶通濾波器。
2.3 系統(tǒng)共模干擾的抑
1）變壓器隔離，利用變壓器把現場信號源的地與計算機的地隔離開來，也就是把“模擬地”與“數字地”斷開。被測信號通過變壓器耦合獲得通路，而共模干擾電壓由于不成回路而得到有效的抑制。 2）光電隔離，利用光耦隔離器的開關特性，可傳送數字信號而隔離電磁干擾，即在數字信號通道中進行隔離。開關量輸入信號調理電路中，光耦隔離器不僅把開關狀態(tài)送至主機數據口，而且實現了外部與計算機的完全電隔離。
2.4 接地系統(tǒng)的抗干擾
1）單點接地與多點接地，根據接地理論分析，低頻電路應單點接地，這主要是避免形成產生干擾的地環(huán)路；高頻電路應該就近多點接地，這主要是避免“長線傳輸”引入的干擾。一般來說，當頻率低于1mhz時，采用單點接地方式為好；當頻率高于10mhz時，采用多點接地方式為好；而在1～10mhz之間，如果采用單點接地，其地線長度不得超過波長的1/20，否則應采用多點接地方式。本單片機控制系統(tǒng)，信號頻率大多小于1mhz，所以通常采用單點接地方式。2）輸入系統(tǒng)的接地，在計算機控制輸入系統(tǒng)中，傳感器、變送器和放大器通常采用屏蔽罩，而信號的傳送往往使用屏蔽線。對于屏蔽層的接地也應遵守單點接地原則。這樣單點接地是為了避免在屏蔽層與地之間的回路電流，從而通過屏蔽層與信號線間的電容產生對信號線的干擾。一般輸入信號比較小，而模擬信號又容易接受干擾。因此，對輸入系統(tǒng)的接地和屏蔽應格外重視。3）印制線路板的地線抗干擾措施，系統(tǒng)的ttl與cmos器件的地線要呈輻射狀，不形成環(huán)形。地線越加寬越好。旁路電容的地線不能長，應盡量縮短。4）大電流的零電位地線應盡量寬，而且必須和小信號的地分開。5）主機外殼接地，機芯浮空，為了提高計算機系統(tǒng)的抗干擾能力，將主機外殼作為屏蔽罩接地，抗干擾能力強。
3 結論
由于對at89c51單片機控制的電爐烤箱溫度控制系統(tǒng)的抗干擾問題進行了深入研究，并且根據本溫度控制系統(tǒng)的實際工作環(huán)境進行了清晰分析，制定出一套完整的抗干擾設計，保證了系統(tǒng)硬件和程序的可靠運行，電爐烤箱溫度控制的精度和穩(wěn)定性達到實際應用的要求，所以，本抗干擾設計在單片機控制方面有一定的應用前景。
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