时间：2022-11-29 12:37:20
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇单片机温度控制系统，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一、引言
随着我国工业生产水平的提高与电子技术的发展，以单片机技术发展为重要代表的大规模集成电路的发展也十分迅速，为人们的生活带来了翻天覆地的变化，也为现代工业带来了新技术的又一次革命。
在工业生产中，经常会遇到有关单片机的问题，其中也包括了对单片机温度的控制。例如针对各热处理炉、加工炉、锅炉及反应炉进行的温度控制，若采用单片机对温度进行控制可以让操作更为简便快捷，同时对提高产品品质和产品数量也有很大帮助。
二、单片机温度控制系统原理
本文所采用的是以AT89C51单片机为例的单片机温度控制系统，通过其实现数据的收集与处理等功能，最终来实现对单片机温度的控制。具体过程如下：首先单片机中传感器吧装置中的非电量信号转换成为电量信号，这使得温度的变化得以用相应的电信号变化来表示；然后再将转换后的电量信号输入A/D转换器形成数字显示，使得温度变化得以用数字来表示；再将数字传送至单片机进行数据处理；最后由LED来显示人们可以看到的温度数据。这一过程的电路主要由单片机的控制和数码管的显示两部分组成。
三、单片机温度控制中的硬件选择
单片机温度控制系统中硬件的选择是整个系统设计中举足轻重的一步，因为它关系着整个系统是否可用，可靠性是否较高，系统运行是否稳定。在一步情况下，硬件系统主要是由以下几部分组成的：温度检测系统、单片机、A/D转换器和信号放大系统。另外，在测量温度时，热敏电阻尤其重要，它起到对温度感知的作用。当温度升高时，热敏电阻以其特有的负电阻温度特性使得电阻变小，当温度降低时，电阻则变大。因此在热敏电阻上给一个恒定电流就会测量到两端的电压。再通过相应的计算公式我们可以得到电阻变化所带来的电压变化曲线，通过温度传感器的工作，最终将温度信号转换成模拟信号，最终达到对整个硬件系统进行操控的目的。
在整个单片机温度控制系统中，硬件设计最基本的思路可概括为：首先，利用温度传感器，再通过 A/D 转换器把抽象的非电量信号转换成单机片可读取的电量信号，通过转换将所测温度显示于数码管上；其次，利用定时器对热敏电阻丝进行加热控制来实现温度控制；最后，利用数据采样将滤波器等装置整体联系起来。
四、硬件电路设计
（一）传感器设计，由于本次的设计我们选择对炉温进行测量，因此属于0-800度的大范围温度测量。不能采用传统的热敏电阻温度传感器、集成温度传感器，而更适合用热电偶。本文可选择WRE型热电偶，此款精度也较高，价格也低廉。
（二）放大电路的设计，一般热电偶的输出电压较低，为0-30mv，而本文所采用的ADC0809处理信号则要求标准信号，达到0-5V，因此要放大电偶的输出电压。本次设计采用OP07这一款放大器，它的低漂移运算可以有效抑制温漂。在本次的设计中，我们选用的ADC0809要求输入的电压在0至5伏之间，而热电偶的输出电压则在0至30毫伏之间，两者之间差以百倍，因此要求放大电路可以放大百倍。可选择可调电阻来进行的电压调节。
（三）A/D转换电路设计，由于 ADC0809 操作简单，价格低廉，十分适合本系统的需要，因此本设计选用它。其具体的指标和特性如下：
分辨率：8 位。
转换时间：这取决于芯片的时钟频率，1次转换所需的时间为64个时钟周期。
单一电源：+5V。
模拟输入的电压范围：单极性为0至+5V；双极性为+/-10V或+/-5V。启动转换控制为正脉冲，上升沿令内部所有寄存器清0，下降沿令A/D转换开始。
（四）人机对话部分的设计，人机对话部分是单片机温度控制系统中应用系统与人员操作的交互界面，它起到连接双方的作用，设计主要包括显示和键盘两部分。
1.显示部分设计。在本设计中，P0口与P2口的部分位，将作为动态显示器显示输出的端口。段码是由P0口并行输出至4位LED显示器的，位码是由P2.0、P2.1 P2.2 P2.3轮流输出的。2.键盘设计。在本系统中，由于设定的温度只需要温度+、温度-与确认3个键，因此采用的是独立式的按键。在开机后输入设定的温度值即可进行操作。
（五）显示接口的设计，在单片机系统中，通常采用的显示器一般有数码管显示器（LED）与液晶显示器（LCD）。由于在本系统中仅需数字的显示，因此选用LED显示器即可。LED具有亮度高、反应速度快的特点，且价格便宜。这里选用的是较常使用的7段共阴极LED显示器。
五、软件系统设计
硬件电路设计完之后，再进行的就是软件设计的工作，通常单片机的工作必须要做到软硬件相结合，因为许多的硬件功能都是需要依靠软件的支持来实现的，所以软件的设计也至关重要，其成功与否关系着单片机工作的稳定性与可靠性。一般在软件的设计中，主程序的功能是将定时器与 I/O 接口初始化，另外需要依靠中断程序来控制与检测温度，而中程序则是单片机初始化过程与CPU 的终端。AT89C51单片机共有5个中断源。各个中断源的功能在总体设计时就已经确定，设计者根据已定义的功能来编写相应的中断服务程序。作为设计者，在设计前期就应充分考虑与中断服务程序所相关的各项处理，包括合理分配程序任务，保证程序合理运行。
六、总结
在现今，数字化技术日益普及，单片机的发展也越发迅猛，利用单片机来进行电路控制正逐步代替着传统的电路控制。纵观全文，单片机的温度控制系统设计主要包含了硬件与软件设计两方面的内容，设计人员在硬件的选择以及软件程序的编写方面应尤为重视。本文以 AT89C51单片机为例，对炉温控制系统的硬件和软件进行了设计，旨在抛砖引玉，为读者提供思路，希望能够发掘出更好的单片机温度控制系统。
参考文献：
[1] 崔世林.电阻炉温度控制系统[J].电气时代，2003，（5）：99 -100.
[2] 刘汉敏.积分分离 PID 控制算法在炉温控制系统中的应用[J].工程技术，2006，（6）：30-32.
关键词 单片机；温度控制系统；控制程序；联调
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-041-2
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
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关键词：恒温控制，单片机，硬件，AT89C2051
1. 系统硬件主电路设计
系统总电路图包括了：电源电路、显示电路、键盘电路、单片机等，具体的设计图纸在附图中。
（1）电源电路
由于整个系统都是用单片机和各类芯片及电阻、电容组成的，其工作电压为+5V，不需要负电压，可应用三端固定正电压集成稳压器的芯片7850。5V的输出电压和0.5A和1.0A的输出电流，转换成功率则分别为2.5W和5W。从分析和设计整个系统的运行来看，有功率集成芯片和在约2W和多个电阻和电容等器件的几片，所以考虑整个系统的功率容量，78M05应作为整个系统的电源芯片。
电源电路输入电压为交流220V，经过变压器转变后其输出电压为9.5V，再进行电流整流，通过四个二极管进行全波整流，接电容C1、C2为滤波电容进行滤波，电解电容需要有一定的容量，否则不能起到很好的滤波效果。本次设计电路中使用的电容为470uf，耐压为25V。而78M05的输出级接上两个滤波电容，用来改变电源波动对系统造成的影响，可用容量为100uf耐压为25V，再接入0.1？F电容器，就可以减少电源波动影响并进一步滤去纹波，可以很好地改善负载的瞬态响应。不过此时产生了一个弊端：一旦78M05的输入出现短路时，输出端的大电容上存储的电荷，将会由集成稳压器内部放电，造成一定内部电路的损坏，此时应该在两者之间接一个二极管，提供放电通路，对集成稳压器起到了一定的分流保护作用。
（2） 显示电路
显示电路采用了7段共阴数码管扫描电路，节约了单片机的输出端口，便于程序的编写。
图1 显示电路图
（3） 键盘电路
键盘输入是系统控制的基础，本设计的键盘采用串行接口，由一个74HC164，其8个
图2 键盘电路 图3单片机电路引脚图
输出口作为矩阵键盘的列线，再由AT89C2051的P1.1、P1.2作为行线组成，为了降低干扰和影响，每根线上都加一个上拉电阻。整个键盘共设16个键，见图1。
（4）单片机电路
其定义的数据格式如下表：
AT24C01智能卡是美国ATMEL公司生产的低功耗CMOS串行E2PROM，内含128×8位存储空间，工作电压为（2.5～5.5V），具有擦写次数大于10000次、写入速度小于10ms等特点。而在系统中，采用AT24C01存储用户设定的温度，上限温度和下限温度。当系统断电再通电以后，系统将会自动读出AT24C01中的保存值，根据其保存值进行加热，直到达到了设定的温度。从而具备了断电后再加热的目的。实际电路的连接图如图4所示，电阻R7、R8为I2C的上拉电阻。
图4 AT24C01接口 图5 报警电路
（2） 报警电路
本设计系统为电路设置了两路报警信号，为两路红色的发光二极管，当系统超越上下限时或者输入错误时报警。
当系统的温度高于工作人员所设定的上限温度或者低于所设定的下限温度时，则系统报警灯（LED1）点亮，提示系统操作出现了越限报警，这时工作人员应该注意是否有意外情况的发生。当系统从低温开始加热，到达下限温度之前系统都会出现越限报警，而此时我们应该忽略。
错误输入报警（LED2）主要是由于键盘引起的，当用键盘设定温度的恒定上、下限温度时，如果工作人员没有按要求的步骤进行操作，就是所谓的错误操作。当出现错误操作时导致报警灯点亮，此时应当进行输入检查并更正输入。
系统的越限报警和错误输入报警分别由P1.0和P1.5口引出，所接的电阻为限流电阻，防止因为电流的过大而引起的发光二极管烧毁。
参考文献：
[1] 王丽娟.模糊控制技术在电热锅炉温度控制系统中的应用研究[J].湖南大学学报.2007.
关键词：温室大棚；无线传输；温度的监测；实时
1 引言
随着生活水平的提高，人们对家居需求由面积需求变为舒适需求。地板采暖采用辐射方式供暖，符合人体生理需求曲线，如果控制系统选取得当，不仅可以提高房间舒适度，更可以使系统运行费用降低许多。如今一般是在典型位置安装一个温控装置，温控装置连接到壁挂炉，温控器根据室温和温度设定直接控制锅炉运行，各房间不同回路由工作人员凭经验手动调节分水器球阀，改变不同回路的流量，从而达到调节各房间的室温的效果。使用这种控制方法，即使是有经验的工作人员，也难以调节得十分准确，何况各家庭成员由于年龄不同，所需舒适温度不同，需要经常对室温进行调节。
2 设计方案
系统总体设计思想是以SST89E564RC单片机为控制核心，整个系统硬件部分包括温度检测部分、控制执行部分、显示及键盘系统及最小系统基本电路。系统利用单片机获得温度传感器数据并与系统设计值进行比较，根据比较结果分别控制执行系统。温度控制系统控制框图如图1所示。
3 系统硬件设计
根据系统所需完成的功能，设计系统硬件结构如图2所示。
利用SST89E564RC纹机及新型测温器件设计了多点温控采暖控制系统，根据室内各点温度设定实时控制采暖系统，从而提高居室的舒适性以及采暖的经济。温度压力传感器是由温度敏感元件和检测线路组成的。温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，来敏感被测物体温度的变化，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，从而达到测温的目的。此设计中温度传感器采用Dallas半导体公司的数字化温度传感器DSl8820。该传感器支持“一线总线”接口，可方便地进行多点温度测量，还可以程序设定9～12位的分辨率，最高精度为±0.062 5℃，分辨率设定及用户设定的报警温度存储在E2PROM中，掉电后依然保存。该产品支持3～5.5 V的电压范围，因其体积小使系统设计更灵活、方便
4 结论
微型计算机在智能化电器发展中起着至关重要的作用，而单片机经济实用、开发简便，因而在工业控制、家电智能化等领域占据了广泛的市场。这里针对目前温度控制器现状设计了一种新方案，利用单片机及新型测温器件设计了一种多点温控采暖控制系统，该系统能够同时测量多点温度，并根据温度设定实时控制各回路通断及壁挂炉的燃烧与停止，从而进一步提高居室的舒适性以及采暖系统的经济性
参考文献
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作者简介
肖勤，邵阳学院魏源国际学院电子科学与技术专业学生。
关键词：PIC16F877单片机，LM35温度控制
传统的温度检测控制电路大多以热敏电阻作为温度传感器，但热敏电阻的可靠性较差，测量温度准确率低，而且还必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本文的温度检测控制电路，硬件接线简单，测量精度高，抗干扰能力强，温度测量范围广泛，误差很小。作为一个键盘.显示.数据采集及控制的通用模块，可以用于其他温控系统的设计。
1.PIC16F877单片机原理
金属铂电阻具有性能稳定.精度高.温度系数大.易于线性化处理等一系列优点，使得应用铂电阻作为温度传感器和系统，其模拟量输入通道设计起来比较简单，其线性化处理原理和过程均已成熟。再采用PIC16F877这类单片机实施最优化控制算法和模糊控制算法，通过双向可控硅移相输出控制系统的升温过程，可实现超调量小.控温精度高的控制要求；另外，通过PIC16F877单片机所提供的中断资源.CCP模块和定时/计数器模块的相互配合，可以方便的为系统提供其他的实用功能。系统总体架构按照功能的不同可以分为六大功能模块：模拟量输入部分.控制及数据处理部分.中断式键盘输入部分.过零检测中断输入.LED实时显示部分.双向可控硅输出控制部分。
2.设计思路
2.1 PIC单片机PICl6F877PICl6F877
是美国微芯公司的一款中端产品，它的程序存储器是Flash型的，内置了EEPROM，而且这个EEPROM存取并不是使用通信模式，而是以存储器映像寄存器的方式来控制存取的，使用更加方便。在A／D转换方面，分辨率提高到了10bit，而SSP模块是完整的MSSP，它的好处就是支持通信模式下作为主控制器件时的硬件控制能力，而且其片内集成了AD采集模块，可以对温度传感器采集到的信号直接进行采样，从而计算出温度值。
2.2温度传感器LM35LM35
是目前市场上常用的一种温度传感器，这种温度传感器使用简单.价格低廉而且性能稳定，它直接将温度值转换为电压值。该传感器在25°C时的输出电压为0.25V，随着温度的升高，输出电压与温度成线性关系，因此，可以根据得到的电压值计算出温度。LM35的主要技术指标如下：（1）比例因子：10mv/℃（2）精度：0.5℃（3）测量范围：-55°C～150℃（4）工作电压：4v～30v（5）非线性度：±0.25℃用户可以根据需要选择不同的LM35的封装形式。LM35直接将温度转换为电压输出。
2.3硬件电路设计
测试的过程中，采用一路PIC单片机的片上ADC模块采集LM35输出的电压值。由于温度信号属于缓变信号，信号的变化慢，因此，PIC单片机的A/D可以满足采样率的要求。单片机复位后，每隔一段时间对LM35的电压输出端采样一次，然后根据采集得到的电压计算出温度值判断温度是否超过设定的值。如果超出设定值则灯点亮，否则灯是熄灭的。系统的硬件电路原理图如下图1所示，其中包含以下几个部分：振荡电路.复位电路.PIC单片机及显示电路。
图1系统的硬件电路原理图
3.程序设计
程序的流程图如下图2所示，先进行键盘扫描程序的检测半段是否有键按下，没有的话执行键盘显示程序；如果有的话则进行AD采样，将采集得到的数据进行数据转换，然后是显示，再调判断，将采集得到的数据与预先设置的温度值所对应的电压值比较，确定灯是应该点亮还是熄灭。
图2程序流程图
4.结束语
本文介绍的是一个简单的温度报警装置，以PIC16F877单片机为核心，采用温度传感器LM35检测出环境温度，用单片机的片上ADC模块对其进行采样，计算出温度值，然后将环境温度转变为电压值，如果温度超过设定的温度值，灯点亮，如果温度在设定的范围内，则灯不会点亮。
参考文献：
[1]马江涛. 单片机温度控制系统的设计及实现[J]. 计算机测量与控制，2004，(12).
关键词：单片机 温度检测 模糊控制 温度控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0015-02
温度是生产中最基本的物理量，是工业控制中主要的被控参数。无论在电力、冶金、机械制造领域，还是造纸、化工及食品加工等领域，对温度的测量和控制都有着特别重要的意义。在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测温度进行精确的控制，是当前温控系统迫切需要解决的重要问题之一。采用单片机对温度进行控制，具有控制方便、使用简单和灵活性强等诸多优点，而且还可以大幅度地提高并满足被控温度的技术指标要求，从而对安全生产、生产效率和产品质量的提升起到极大作用。因此，基于单片机的温度控制系统在处理工业生产中的温控问题具有很好的应用前景。
1 硬件系统设计
本系统以STC89C52单片机为核心，构成一个集温度采集、处理、温度控制和显示的温度测控系统，系统硬件电路结构框图如图1所示。
利用温度传感器对温度进行实时采集，然后对采集到的温度高低进行判断和显示。数字温度传感器DS18B20测温范围为-55～125℃，固有测温误差为0.5℃，因此它不仅能对温度进行有效地测量，且可以对所需要控制的温度进行准确设置。再者，单片机只需提供一根端口线就能与诸多DS18B20通信，现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，可大大提高系统的抗干扰性。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度测控系统。
1.1 主控部分
STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能的51内核的CMOS 8位微控制器。它对经典的MCS-51内核进行了改进使其具有传统51单片机所不具备的功能。拥有灵巧的8位CPU和在线编程功能，能够为许多复杂的控制应用系统提供非常有效、灵活的解决方案，并且价格十分低廉，因此本文选择使用STC89C52单片机为系统的主控制器，实现温度值的设定和温度反馈值的采集，并据此调节I/O的输出来控制温度的值。
1.2 温度采集部分
DS18B20温度传感器与单片机进行串行通信时，仅需单片机提供一根I/O口线就可实现通信，从而简化了逻辑电路。此外，当使用一根I/O线通信时，其电源电压是以寄生方式供电的，因此，只需要将其电源（VDD）和地线（GND）端接地即可[1]。通过读DS18B20内部温度数字计数器并进行有关计数换算，可获得0.05℃～0.1℃的精度，每个DS18B20都有一个在ROM中的64位各自独有的芯片序列号，可实现多点温度的检测。因此，利用DS18B20作为远距离的温度传感器，完全可以满足设计要求。
1.3 键盘与显示电路
当单片机上电复位后，会自动读取保存在存储器中默认的温度值，并对输出温度进行控制，在实际应用中，可以根据需要通过按键对存储器中的温度值进行修改，本系统采用4个按键分别实现设定时间、温度上下限的设置和参数保存返回。本系统采用技术成熟价格低廉的1602液晶作为输出显示器，可分两行显示，每行16个字符。
1.4 温度控制部分
本系统是一个闭环控制系统，工作原理是温度传感器按照设定周期对温度进行采集，送到单片机通过控制算法算出控制量，经数模转换电路转换为模拟量后，输入到温度模糊控制器实现对温度的控制。图2是以模糊控制器为核心的温度控制系统原理框图[2]，温度传感器检测过程变量y，计算误差e和控制变量u，通过D/A变换后输出到温度控制器，使y稳定在一定的范围内，实现对温度的控制。
2 温度的模糊控制[3]
将最优模糊推理方法应用于模糊PID控制，使得最优模糊推理与传统的PID控制相结合。PID控制作为最常用的控制器，有其它控制器形式无法比拟的优点，一是结构简单、可靠性高；二是控制精度大大提高；三是算法成熟，资源丰富。PID的比例算法用来控制当前误差值，积分算法可以控制过去的误差值，导数能够体现下一步误差信息的趋势。简单来说，PID控制器能够反映误差过去、现在和将来的信息。
3 软件系统设计
本系统软件由主程序、实时温度采集程序、液晶显示程序、温度控制程序、Flash ROM存储与读写程序、键盘扫描程序等组成。
4 实验结果分析
4.1 系统温度采集实验
实验的主要目的是对实验箱内的温度进行精确控制，3个温度传感器DS18B20随机放置在实验箱体内侧，为了便于较快收集到实验数据，设置采集数据的频率为20秒，从而可以达到30秒更新一次数据，采集到的温度数据通过液晶显示。记录14次液晶显示的温度数据，如表1所示。
为了证明本实验的可靠性，验证实验中温度的准确性，购买了两支高精度温度计放置于实验箱中，每20秒钟记录一次数据，表2为人工测量的温度值。
将表1的系统采集温度数据与表2的人工所测温度值对比分析可知，本系统温度控制的同比偏差小于0.1℃，温控精度很高，控制精度完全能够满足工业生产控温要求。
4.2 系统温度控制实验
设置好实验性温度参数为28.7℃，观察发现9分钟后，温控系统稳定至设定温度值。以28.7℃为标准值，温控系统稳定工作后，温度变化范围为±0.1℃。从实验结果可知，本温度控制系统响应速度较快，超调量和稳定工作点都达到了最初设计目标，能够达到工业生产温度控制的要求。
5 结语
基于单片机的温度控制系统广泛应用于工业生产，不仅能够对温度进行实时检测，还能根据设定温度值来调整控制温度。本文提出了一种基于单片机的远距离多点温度测控系统，以单片机为控制核心完成对模拟实验箱的温度测控任务，对实验箱内的温度信号进行采集与处理，利用最优模糊PID控制器对箱内温度进行控制，实验结果表明，本系统温度模糊控制精度高、具有较高的稳定性、操作简单等特点，达到工业生产中的温度控制要求，具有较大的实际应用价值。
参考文献
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关键词：温度控制器 单片机 传感器
中图分类号：TP272 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0006-01
家用壁挂炉室内温度控制器是现代家庭中常用温控器，使用该产品可以让室内的温度值按照使用者的意愿进行修改，以使使用者感到身心舒适，该技术的研究具有一定的实际使用意义。该设计实用性强，不仅能巩固所学的相关专业知识，而且成本相对于现有产品较低。该设计用成本较低的DS18B20温度传感器读取温度值、使用传统的51系列单片机对实际生活中的壁挂炉的水温的控制以达到使用者的需求。该设计电路比较简单、性价比较高、水温控制灵活、实用性强；依此设计的温控器能很灵活地控制市面上不同的燃气壁挂炉，具有良好的市场应用前景。
1 控制器的设计要求
该设计使用液晶显示器显示使用者设定温度值的和硬件实际测量得出的水温；在现有产品中的壁挂炉并自己不能很好地调节水的温度，能够控制的水的温度在35°～85°左右，这个温度范围虽然较大，但是并不能满足人们实际生活要求，必须要另外加以其他的控制器来辅助控制水温。这次设计的家用壁挂炉室内温度控制器就是准备解决这个问题的主要配件，首先DS18B20温度传感器检测当前室内的温度并送到单片机中与预先设定的温度进行对比，经过单片的处理后，如果当前室内温度值小于使用者预设温度，单片机发出信号，启动控制机构让火花塞点火火，加热壁挂炉中的水，直至室内温度大于或等于预设温度。
2 设计的思路和方法
设计的家用壁挂炉室内温度控制器是以AT89C52单片机为核心具有调节温度、液晶显示功能、能调节出想要的水温，并且能满足用户的需求。首先利用单片机的接口技术实现壁挂炉对室内各种温度参数的采集，然后单片机根据采集到的数据加以比较以此来驱动壁挂炉进行工作调温，最终实现对室内温度的控制和调节。硬件方面包括对温度的测量，电路设计及加热器的通断设计，信号处理判断，各个控制部件的选择及温度设置设计等。软件方面，根据系统的硬件配置和功能来编制相对应软件及温度测量和校正算法。
3 温控器工作原理和硬件电路
家用壁挂炉温度控制器用于控制壁挂炉制热系统。其工作原理是温控器上的温度传感器把测得温度以电信号传到单片机，通过检测房间内温度和设定温度进行比较，如果实际温度小于设定温度，单片机发出电信号，通过输出电路控制相应的继电器进行开关动作，输出控制壁挂炉制热系统的启停。目前市面上的温控器很多，最常见的有三种：一种为手动机械膜盒式的、第二种液晶可编程型的，第三种就是无线型温控器，本设计用单片机AT59C52和温度传感DS18B20为主要核心部件设计家用壁挂炉室内温度控制器。
以AT89C52单片机为核心的温控器，读取温度靠新型单总线接口方式的DS18B20数字温度传感器来实现，双向可控硅驱动电路MOC3041和双向可控硅TLC336A组成输出控制通道，还有键盘和显示电路，其工作原理框图如图1所示：
加热丝输出电路采用可控硅MOC3041组成晶闸管触发电路，隔离了强电和弱电实现了弱电对强电的控制。当AT89C52单片机的P0.5口输出为低电平时，集成可控硅驱动器件MOC3041内部导通，T1的G端出现同步触发脉冲，控制可控硅导通并且接通升压点火电路的工作电源。交流220V电压经T进行升压、VD2～VD5进行整流后，通过R2对C6充电。当C6两端电压达到放电管的击穿电压时，放电管放电击穿，C6上所储存的电能经放电管和电感线圈L加至火花塞上，通过火花塞产生放电火花，将天燃气点燃。同时通电延时型继电器的KT线圈得电，KT延时断开触点开始延时，30s后，KT触点断开，将升压点火电路的工作电源切断。
4 单片机主程序的设计
主程序首先对DS18B20进行复位与检测，如果DS18B20存在，则往下执行，否则返回。往下则依次执行DS18B20温度转换命令，DS18B20读取温 度命令，单片机读温度命令，对温度进行整合与比较，如果大于或等于则转入加热程序对水进行加热。键盘是4*4的键盘，先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个键的特征编码。
5 结语
通过测试本系统能够准确控制壁挂炉使室内温度温度到恒定，采用数字化控制精度达到±1°，远高于现在市面上有很多壁挂炉的温度控制系统。输出电路方面采用可控硅作为控制期间，实现了弱电对强电的无触电控制，增加了控制电路的安全性和使用寿命。
参考文献
[1]吕俊亚.一种基于单片机的温度控制系统设计与实现[J].计算机仿真，2012（7）.
本设计的主要内容是根据仓库的温度调节排气扇的转速从而达到控制仓库温度的作用。同时本系统还要实现用数码管显示仓库温度，当仓库温度达到报警温度时系统报警和继电器控制电机启动的功能，方便工作人员对仓库的温度和情况进行监控。设计中利用数字测温计DS18B20测温、用市场上常见的AT89C2051单片机作为控制器、采用易于和数字系统连接的继电器控制电机动作。整个系统采用的都是数字芯片，因此系统工作稳定，升级维护方便。
关键词：DS18B20；单片机AT89S52；温度控制；
Abstract: with the rapid development of digital technology, microcontroller in social fields has been widely used, due to the digital system have the advantage of simulation system is not as strong anti-interference, facilitate and PC connected, system to upgrade maintenance, so the digital control system is more suited for warehouse temperature control system design.
The main content of this design is according to the warehouse temperature adjust exhaust fan speed so as to achieve control role of temperature in the warehouse. At the same time the system implemented with a digital pipe display the warehouse temperature, when the alarm temperature is reached when the warehouse temperature system and relay control of motor start alarm function, convenient staff to monitor the temperature and condition of the warehouse. Used in the design of digital thermometer DS18B20 temperature measurement, using common on the market of AT89C2051 single-chip microcomputer as the controller, using easily and the digital system connection relay control motor action. The whole system adopts are digital chip, so the system work stable, maintenance is convenient.
Key words: DS18B20; Single-chip microcomputer AT89S52 devices; Temperature control;
中图分类号： S379.3 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
第一章 温度控制系统总体设计
该仓库温度控制系统主要是利用集成温度传感器DS18B20来测量仓库内的温度，将测量的数据读取到单片机并与设定值进行比较，然后根据比较结果通过继电器来控制排风扇电机是否启动，以此来控制仓库内温度。
1.1系统工作原理
控制系统一般可以分为四个部分：
1.控制器：它是各类控制系统的核心部分，由AT89C2051来实现控制器的作用。
2.执行结构：本设计的执行机构为直流电机。
3.被控对象：本设计的被控对象是仓库。
4.检测变送装置：检测变送装置是集成温度传感器DS18B20 。
系统原理框图如图1-1所示。
图1-1 系统原理框图
本系统将仓库内需要保持的正常温度对应的电压量作为给定量，将集成温度传感器DS18B20检测到的仓库内温度对应的电压信号作为反馈信号，在与给定量进行比较后的差值送入控制器，然后通过继电器控制直流电机是否启动运转，以达到控制仓库内温度的目的。
本设计采用模块化设计思想，整个系统由五大模块组成，分别是继电器控制模块、电机模块、测温模块、显示模块、单片机控制模块。
各个模块之间的关系如图1-2所示。本设计的工作原理是，首先由测温电路实时测量仓库内的温度，再利用单片机将此温度储存起来：一方面传给数码管，由0.56寸的三位共阳极数码管显示温度值；另一方面要对测量的温度值和预先设定的温度值进行比较。如设定报警的温度为20ºC，则当环境温度达到21ºC时，报警发光二极管发光，同时继电器动作，驱动直流电机运转，降低仓库温度。如果不需要对温度控制（报警），可以将报警温度值设置高些。如果控制的是某局部的温度，可将DS18B20用引线引出，但距离不宜过大，注意其引脚绝缘。设计中为了使工作人员更好的操作系统，设置了工作状态指示灯，AN1、AN2和AN3键供操作人员来查看和设定上限温度值。
图1-2系统结构图
1.2 AT89C2051单片机
AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能8位单片机，片内含2K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes的随机数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，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，AT89C2051单片机在电子类产品中有广泛的应用[[
第二章 系统硬件设计
2.1 测温电路模块
在本设计中，由于使用了数字芯片，为了使测温电路的接口简单化，所以测温器件采用了单线数字温度传感器DS18B20，不需要专用A/D转换电路来实现温度量由模拟量到数字量的变换，并可与单片机直接连接。
为了满足大型工业企业的生产目标，需要及时对单片机电池系统进行检测，以便发现系统存在的故障，在检测的过程中，要采用单片机做主控单元，利用主控功能对温度开始检测和采集数据，主要介绍单片机在锂离子蓄电池充放电过程中温度检测的应用，并结合电压发电流对温度控制影响，从温度控制的模块中，找到系统的工作原理，并根据具体的要求编写了适合本设计的软件程序。基于此，本文探讨了基于单片机技术的电池检测系统的设计与实现。
【关键词】单片机技术 电池检测系统 设计 实现
随着我国综合经济水平的不断提高，人们对高科技技术的需求越来越大，为了实现工业自动化的控制生产模式，技术人员逐渐加大了对技术研发的力度，形成了集中测控系统、过程控制、机电一体化设备为一体的单片机技术。工业企业的不断发展，使得传统的单片机技术已经不能满足生产和加工的需求，电池检测系统也不能根据温度、电压、电流的变化，掌握到技术应用的技巧。所以要通过实时在线监视、检测、数据采集等处理的过程，来设计检测系统，使检测系统可以根据单片微型计算机技术的应用情况，明确系统完善的方式。
1 单片机电池检测系统的硬件设计
1.1 电量的检测
当单片机检测到一个电池电量时，要求技术人员要通过检测锂离子蓄电池充放电回路的电流，进而明确电池组的端电压，在锂离子蓄电池组充放电回路中放入一个阻值很小的电阻，确保电阻的阻值不会影响到电池组的端电压，当为电池组充电的过程中，电压值为负；放电时，电压值为正，并把这个电压作为电路的输入电压。通过这种电量检测的方法，可以更加准确的了解到电池组的实际运行情况，以及两端的端电压，技术人员也可以根据检测的结果，制定出系统优化的方案。
1.2 电量的转换
在电量转换的过程中，需要组成一个运算电路，并要确保电路两端有输入的电压，一个作用是降低电阻上的电压，另外一个是稳定系统的电压值。这种双重的控制方式，可以更加真实的反映出电池组的实际温度。电量转换的过程会涉及到很大的输入电压，所以技术人员要合理控制好电压的流量，最大程度的保障系统的正常运行，运算结束后需要把A/D转换器直接接到单片机上，利用转化器的接口实现电压的控制，同时A/D转换器也要将输入的电压模式转换成模拟的数字电压量。转换之后的模拟信号量会在LED灯的作用下，显示出来，这个过程的结束，说明电量已经成功完成转换的过程，得到的数据也是真实、可靠的，技术人员可以根据数据显示的内容，去调整系统的工作形式。
1.3 温度控制电路设计
根据单片机技术的电池温度检测目标，在工业生产的过程中，通过温度控制电路的设计和实现，来及时的检测电路的运行情况，以及掌握到温度变化的规律。在设计电路时，要通过单片集成两端的温度传感器检测温度的变化，首先，控制水温在0-100度之间，驱动电压在4-30V之间，电量转换的形式为电压型，这种温度设计的电路要求技术人员要严格控制电压和电量，既要保障电路的顺利运行，又要提高温度控制的能力。
1.4 温度报警电路设计
根据多路温度控制系统的运行要求，进行温度报警电路的设计，单片机的中央处理器负责运算和操作控制，主要包括报警系统的运算器和控制器，这种温度报警系统的设计可以满足系统检测的需求。温度报警的功能就是及时发现系统电压和电流的变化规律，在电压和电流的含量影响到系统的安全时，要及时发出警报，使技术人员可以了解到系统存在的故障，进而停止电池检测系统的运行，避免系统硬件设施的损坏。
2 单片机电池检测系统的软件设计
2.1 温度采集模块设计
在设计温度采集数据模块时，要利用数据模拟量的范围，来确定温度变化的区间，温度采集模块的设计，要满足电量转换和显示的需求，因此，技术人员需要根据实际的检测系统形式，设置出数字量转换的环境和空间，使其可以满足单片机控制的要求。单片机技术的控制形式会影响到温度采集的数据，所以为了提高数据信息的准确性，并通过温度采集的过程，利用中断方式来实现A/D转换，进而使单片机可以对数据进行处理及存储。
2.2 数字滤波程序设计
在单片机技术的电池检测系统设计和实现的过程中，数字滤波程序的设计就是为了彰显出程序的高精度性和抗干扰性，使其可以有效的提高检测效率。系统程序会根据干扰信号的频率特征，确定系统的通频带，并融入到数学模型中去分析，制定出滤波程序的线性离散方程。根据对方程的计算可以明确程序监控的效果，也可以更加真实的反映出检测到的温度变化规律，单片机的技术也可以很好的融入到数字滤波系统中。
2.3 温度显示模块设计
温度显示模块的软件程序设计，要能与LED控制系统进行结合，通过软件程序的功能可以对数据信息进行采集和处理，同时LED灯会把相应的温度变化内容，显示出来。这种技术控制的效果，可以真实、快速的显示出温度变化的情况，同时也可以体现出程序高效的工作效率。单片机技术的应用也可以提高温度控制能力，使其可以在LED灯上，显示出具体的变化过程，显示模块的设计要求技术人员要时刻掌握显示的内容，进而分析电池检测系统的电量转换形式。
2.4 键盘模块设计
在检测时，单片机会通过中断式扫描的方式对键盘输入的信号进行采集，所以在信息数据输入的过程中，技术人员一定要保障数据信息的完整性和真实性，使其可以明确体现出电池温度变化的情况。中断信号作为直接的控制系统，当键盘被按下时，单片机的外部中断信号会产生一个低电平信号，技术人员可以根据低电平信号的类型判断出检测系统的电压和电量，进而使单片机可以进入到中断服务程序中，以便更准确的掌握到检测系统的工作效率。
3 总结
综上所述，单片机技术的不断创新和发展，使电池检测系统的设计与实现成为了可能。本文分别从硬件与软件两方面探讨了一种基于单片机技术的电池检测系统的设计与实现，以期能够为基于单片机的电池检测系统的进一步完善提供参考。
参考文献
[1]林娟.基于单片机技术电池检测系统的设计[J].河南科技大学，2010，15（08）：100-102.
[2]江曼.电池批量检测系统的设计与实现[J].华中科技大学，2010，14（07）：40-45.
[3]秦艳波.基于单片机的蓄电池在线检测系统设计[J].武汉理工大学，2010，48（08）：52-56.
关键词：单片机温度检测温度控制
Abstract: the single chip microcomputer with small size, the function is strong, the cost is low, the wide application advantages, such as, say, intelligent control and automatic control is the core of the single chip microcomputer. At present, a study and application of the climax of the single chip microcomputer in the whole society large-scale rise. The most effective method of learning single chip microcomputer is both theory and practice, this paper mainly discusses with the single chip processor as the foundation, in cars respectively temperature control system and the liquid containers temperature control system as an example, this paper expounds the application of microcomputer in the temperature control system principle.
Keywords: single chip microcomputer temperature testing temperature control
中图分类号：S624.4+4文献标识码：A文章编号：
1．引言
目前国内外的温度控制方式越来越趋向于智能化，温度测量首先是由温度传感器来实现的。测温仪器由温度传感器和信号处理两部分组成。温度测量的过程就是通过温度传感器将被测对象的温度值转换成电的或其它形式的信号,传递给信号处理电路进行信号处理转换成温度值显示出来。温度传感器随着温度变化而引起变化的物理参数有: 膨胀、电阻、电容、热电动势,磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展,新型温度传感器还会不断出现,目前,国内外通用的温度传感器及测温仪大致有以下几种: 热膨胀式温度计、电阻温度计、热电偶、辐射式测温仪表、石英温度传感器测温仪。
2.温度检测的主要方法
温度的测量方法多采用集成的半导体模拟温度传感器，传感器输出的电压或电流与温度在一定范围呈线性关系。通过放大，采样得到被测量。另一种温度测量方法是使用热电偶，其测量精度较高，但测试过程复杂，测量时间长，而且采用电桥测量的系统抗干扰能力较差，误差较大。随着集成电路技术的迅速发展
，新型的数字化温度传感器其精度、稳定性、可靠性及抗干扰能力都优于模拟的温度传感器。数字温度传感器也越来越的到广泛的应用。
温度检测的方法根据敏感元件和被测介质接触与否，可以分为接触式与非接触式两大类。接触式检测的方法主要包括基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式温度检测仪表；基于热电效应的热电偶温度检测仪表。非接触式检测方法是利用物体的热辐射特性与温度之间的对应关系，对物体的温度进行检测，主要有亮度法、全辐射法和比色法等。接触式测温是使测温敏感元件与被测介质接触，当被测介质与感温元件达到热平衡时，感温元件与被测介质的温度相等。这类传感器结构简单、性能可靠、精度高、稳定性好、价格低、应用十分广泛，因此，本方案采用接触式测温法，选用相关类型的传感器。
由单片机组成的温度测控系统,通过在单片机外部添加各种接口电路，可构成单片机最小系统，用以实现对温度控制对象的温度的显示和控制。同时也能根据实际情况实现多路巡回检测、数据处理、报警及记录,对各个参数以一定的周期进行检查和测量,检测的结果经计算机处理后再进行显示、打印和报警,以提醒操作人员注意或直接用于生产控制。
3．单片机温度控制系统的组成及工作原理
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。
3.1硬件系统。本系统选用ATMEL公司的AT89系列单片机中的AT89C52，AT89C52单片机是一种新型的低功耗、高性能且内含8K字节闪电存储器的8位CMOS微控制器，与工业标准MCS一51指令系列和引脚完全兼容。有超强的加密功能，其片内闪电存储器的编程与擦除完全用电实现，数据不易挥发，编程／擦除速度快。AT89C52芯片内部有6个中断源：两个外部中断INTO和INT1．三个定时器中断(定时器0，1，2)和一个串行口中断。在本系统中涉及到AT89C52芯片的中断源有五个：分别是外部中断INT1，定时／计数器T0，T1和T2以及串行口中断。本测控系统采用电平激活方式，也即是INT1=0；一旦INT1引脚的采样值为低电平，则TCON寄对于定时器TO和Tl，通过寄存器TMOD，TCON来控制和选择定时／计数器的功能和操作模式。这些寄存器的内容靠软件设置，系统复位时，寄存器的所有位都被清零。而T2的工作是靠对T2CON寄存器进行软件设置而定义的。本系统采用定时TO来计算车厢温度采集的时间间隔，设置为工作方式1，即l6位计数定时方式：定时Tl作波特率发生器使用，选择在工作方式2，即8位自动加载方式；定时器T2用于确定混合风门步进电机输入脉冲的频率，设置位l6位常数自动重装人的工作方式。
当采用12MHz的晶振时，计数速率为lMHz．微机串口通常采用RS232电平，而单片机串口是1TrL电平，二者不兼容。所以，接口必须做电平转换处理。采用MAXIM公司的MAX232电平转换芯片。单片机串行口的TXD，RXD和GND经电平转换分别与微机的RXD，TXD和SG相连，MAX232电平转换芯片的第9，10引脚分别接单片机的l0和11引脚。DB9串口的第2，3引脚分别接MAX232电平转换芯片的7，8引脚。通过MAX232的TTL电平和RS232的输入／输出端口，自动地调节了单片机串口的TTL电平信号和RS232的串行通信信号的电平匹配。数据发送是由一条写发送寄存器(SBUF)的指令开始，随后在串行口由硬件自动加人起位和停止位，构成一个完整的帧格式，然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一个字符帧发送完后。使TXD输出线维持在“1”状态下，并将串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接着发送下一个字符。
3.2软件系统。轿车空调智能温控系统的工作模式分为“正常运行模式”、“软关机模式”、“手动控制模式”和“自动控制模式”。系统上电时，软件进人上电自检状态，这时系统会首先从监控芯片x25045读入上次断电前存人EEPROM的系统状态信息，初始化各个中断并恢复空调控制器到上次关机前状态。经过上电初始化，智能温控系统会恢复到上次关机前的“正常运行模式”。此时，通过温度调节按键可以设定需要的温度值，温度传感器定时检测车厢温度，显示器显示温度设定值和温度测量值，混合风门的开度会根据温差和温差变化自动调节，温控系统能够与PC机通过串口通讯交换数据。按一下“ON／OFF”键，可使温控系统进入“软关机模式”。此时，系统不能再进行温度检测、温度设定和串行通讯，显示器熄灭，混合风门步进电机停止运转。
参考文献：
[1]李华，MCS一51系列单片机实用接口技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社．1993．306405．
关键词：AT89C51单片机；温度控制；DS18B20
基于单片机的饮水机温度控制系统设计，是通过温度传感器和单片机对饮水机的智能控制，以解决传统控制水温对电力资源和水资源的浪费，同时又使饮用水达到饮用的标准。温度过高或者是过低，都会使水资源失去应有的作用，也丧失了很多营养物质，从而同时造成了电力资源和水资源的巨大浪费，特别是在当前的全球能源极度匮乏，而国家倡导节约水资源的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，才能把身边的水电资源更好的利用起来，这同样也是对自己的负责。
1 项目背景
随着人们对饮水机的需求变高的同时，我们自然而然的对饮水质量问题就产生了更多的关注，而现在的饮水设备大多都没有自动控温系统，有的只是自动加热，但是水的矿物质等营养成分在反复加热的过程中就大大的流失了，基于这个问题，本文给出了合理的软件设计来解决。基于单片机饮水机的温度智能控制系统，可以智能的实时检测饮水机水箱的水温，当水温低于设定的温度时，饮水机将加热水箱中的水，当高于设定的时候，饮水机将对水箱中的水停止加温。这样既节约了能源又为人们的使用提供了便捷。
2 设计部分
⑴系统方案设计。本论文设计了一种以AT89C51单片机为核心部件，采用DS18B20的高精度数据采集系统，这个系统的最大有点在于可以实时检测饮水机水箱的水温，并且可以通过数码管显示（也即3位LED数码管）饮水机水箱水温度数，而且可以预防二次加热。系统的电路设计主要由以下几部分组成：①控制部分主芯片采用单片机AT89C51；②显示部分采用3位LED数码管以动态扫描方式实现温度显示；③温度采集部分采用DS18B20温度传感器；④加热控制部分采用继电器电路；⑤时钟电路；⑥复位电路；⑦按键输入这部分就不用说了，这个是必不可少的。在这里就不再赘述。
⑵系统软件设计。系统的软件设计本人主要采用C语言，对单片机的各项功能用编程来实现。主程序对模块进行初始化，而后调用读温度、处理温度、显示、继电器电路，用的是循环查询方式来显示和控制温度。
1）系统主程序流程图。本软件设计采用循环查询来处理各个模块，温度是缓慢变化量，所以可以满足性能要求。程序流程：当你选择了打开饮水机之后，程序内部进行初始化操作，将数据传送给DS18B20系统，系统调用数据来处理子程序，继而显示子程序，最后是继电器控制子程序，但是饮水机没有停止工作，只要没有给它结束命令，它会在继电器控制子程序语句执行完之后继续初始化操作，然后循环进行。如图1所示
2）读取DS18B20温度模块子程序。每次对DS18B20操作时多要按照DS18B20中的协议进行。初始化DS18B20发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。程序流程图如图2
3）数据处理子程序。由于DS18B20转换后的代码并不是实际的温度值，所以要进行数据处理。首先程序判断当前饮水机内水温是否为零下，如果是，则DS18B20保存的是温度的补码，需要对其低八位取反加一变成原码。处理过后把DS18B20的温度复制到单片机的RAM中，里面已经是温度值的Hex码了，然后转换Hex码到BCD码，分别把小数位，个位，十位的BCD码存入RAM中。
3 总结
本设计在元器件选择上尽量做到使硬件电路简单，充分利用软件编程来弥补元器件精度不足的缺点。完成了以AT89C51单片机为核心的温度控制系统的设计。整个系统实现了多项功能，其中包括：温度采集部分、显示部分、驱动部分等，基本实现了设计任务的要求，并且电路简单，功能全，易于控制操作，还能扩展很多功能。同时，由于时间及个人能力有限的问题，本系统的设计还存在很多不足和需要改进的地方，如：采集部分的误差较大，控制算法还需进一步完善等。
[参考文献]
[1]唐朔飞.计算机组成原理.高等教育出版社.2008.
[2]汪新民，刘若慧.C语言基础案例教程.北京大学出版社.2010.
关键词：模糊控制；单片机；电阻炉
1．引言
1965年美国的控制论专家L. A. Zadeh教授创立了模糊集合论，从而为描述，研究和处理模糊性现象提供了一种新的工具。一种利用模糊集合的理论来建立系统模型，设计控制器的新型方法—模糊控制也随之问世了。模糊控制是基于规则的智能控制方式，它不依赖于被控对象的精确数学模型，特别适合对具有多输入—多输出的强耦合性、参数的时变性、严重非线性与不确定性的复杂系统或过程的控制，且控制方法简单，鲁棒性好。
本文的设计思想是，以AT8051单片机为平台，把反映炉温的热电偶电势与设定炉温电势比较后得到的误差，经冷端补偿的变送器放大后，经过A/D转换成为数字信号，经过数字滤波、线性化处理、标度变换后送入单片机，通过LED显示；送入单片机的误差信号经过模糊推理，作出模糊控制决策的结果，通过单片机I/O口去改变控制脉冲宽度，从而改变晶闸管在一个固定周期内的导通时间。即而改变电阻炉的平均输出功率，达到控制炉温的目的。
2．模糊控制系统的组成及工作原理
（1）模糊控制系统的组成
图1 模糊控制系统框图
51kaifa.com
3.本系统模糊控制结构
本系统采用二维模糊控制器。模糊变量为三个：e—温度误差；ec—误差变化模糊子集；u—输出量模糊子集。模糊变量e的模糊集：{负，零，正小，正中，正大}；ec的模糊集：{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}；u的模糊集：{零，正小，正中，正大}。模糊控制器的结构框图如图2所示。该控制器中K1取1，K2取2，K3取19。
图2 模糊控制器结构框图
4.硬件和软件设计
本系统硬件由温度传感器, AT89c51单片机、执行机构，外围电路包括键盘，LED显示以及保护电路构成的闭环控制回路，控制对象为水温。系统的原理框图如图3所示。
图3 系统原理框图
软件程序主要包括主程序、按键子程序、LED显示子程序、模糊控制子程序等。其中主程序如图4、
图4 主程序
本文用AT8051单片机实现控制，为了便于用户根据不同的实际需要对工作方式及其他参数组态进行修改，所有的参数及组态状况均可通过面板的几个操作键输入、检查和修改。系统的测量值和所有设定参数均由LED数码管直接显示，读数清晰，直观。电阻炉的温度控制范围在400℃-1000℃内、温控精度
参考文献：
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