时间：2023-02-22 00:31:51
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。
关键词:温度控制;PID算法;单片机
中图分类号:TP29文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)09-2216-02
The Design of the Temperature Control System for Aquarium
XIONG Jie, ZHANG Li-yong
(Technology Information, Yangtze University Department of Engineering and Technology, Jingzhou 434020, China)
Abstract: This paper introduces a method about the design of the temperature control system for Aquarium. System takes the 89C51 as a core, discuss the design from not only hardware but also software. Adopted PID control algorithm keeps the temperature precise and stable. This paper gives the actual measured data, realized the Aquarium temperature control system design.
Key words: temperature control; PID algorithm; single chip
温度是一个基本的物理量,也是一个极为普遍又极为重要的热工参数之一,几乎所有的科研和生产过程都和温度密切相关。因而,准确地测量和控制温度,对于获得正确的科研数据和保证产品质量都是十分重要的。
本设计主要是对特定空间内的温度进行精准的控制。在一个密闭的空间里,把温度作为控制目标,无论是在启动或设定值的升降,还是各种干扰因素,我们都希望系统能向快、稳、准这三方面靠近。温控系统的控制电路由单片机控制继电器来调节电热丝和风扇达到加热和制冷目的,一旦温度的超调,控制系统的非线性、时滞性和不确定性等相关因素的出现,一般的控制方式达不到要求。因此,在软件上采用PID算法,在硬件上采用PWM(脉宽调制)控制继电器工作,实现升温和降温的处理。
1 整体框架设计
系统是以单片机为控制核心,其整体结构如图1所示,温度传感器从鱼缸中采集温度送入单片机,通过键盘中输入的设定温度进行比较,采用PID控制算法进行处理,通过控制电路对与刚好进行温度调节最后达到稳定,同时显示屏上进行显示当前温度曲线。
2 硬件电路设计
硬件电路包含键盘显示电路和温度采集控制电路两部分内容:
2.1 键盘显示电路
1)键盘电路:系统键盘由四个按键组成,分别实现“设定初始温度加一”,“初始温度减一”,“开始/原始坐标系”,“放大坐标系”等功能。
“设定初始温度加减一”两个按键可以用来设定鱼缸的预置温度;“开始/原始坐标系”是系统进行初始化后用户用来使系统开始工作;系统采用两种坐标系进行温度曲线的显示,“放大坐标系”可以使坐标放大,即使温度曲线精度更高。初始时系统显示曲线范围是0-40摄氏度,放大坐标放温度范围是30-34摄氏度。
2)显示电路:显示电路LCD液晶显示器TS12864A构成,通过控制单片机的I/O来实现浴缸温度在LCD的实时显示。该显示屏可以通过键盘中的放大坐标按键可以调整坐标的范围,使其更有利于观察温度的变化;并能显示温度从开始到稳定所需要的时间。
2.2 温度采集与控制电路
1) 温度采集电路:温度采集电路采用美国DALLAS公司生产的 DS18B20数字温度采集器组成,该芯片独特的单线接口方式,在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯,该数字温度传感器接线简单,编程方便,可与单片机直接相连。
2) 温度控制电路:温度控制电路主要是执行鱼缸的制冷与升温操作,其控制命令通过分析采集的数据进行判断处理。
温度控制电路中若采集温度高于设定温度,则P1.3端置0,P1.2置1,继电器开关置右边,处于降温状态,反之则P1.3置1,P1.2置1,处于升温状态;若设定温度与采集温度相等则P1.2置0,使继电器两端的加热丝和电风扇的压降为零处于非工作状态。
3 软件系统设计
该系统硬件部分较简单,主要是软件部分的实现,系统上电复位,首先对各存储单元进行初始化,并对LCD进行初始化,显示开机界面,提示是否进入系统,若开始按键按下,则进入系统,判断放大坐标系是否按下,若按下则以温度为30―34坐标系显示,反之,以0―40坐标系显示;调用温度采集程序采集鱼缸温度,并与设定温度进行判断,调用处理子程序进行控制,该温度控制算法采用PID算法来实现。其流程图如图2所示。
4 系统测试
首先通过软件仿真实现系统的功能,最后通过硬件焊接实现了鱼缸的温度控制系统的设计。其仿真的结果如图3所示。
温度调节时间结果记录如表1:
表1 实际测试结果
分析可知,温差相同时,升温时间比降温时间要快,原因在于升温采用电阻丝加热,而降温采用的是12V普通风扇降温,效率较低。若采用加热致冷芯片来完成升温和降温则温度稳定时间会更少。
5 小结
通过软件仿真,系统实际设计制作,最终完成了系统的设计,该系统简单实用,成本低,可靠性强,安装方便简单,可扩展声光报警等功能。
参考文献:
[1] 徐爱钧.8051单片机实践教程[M].北京:电子工业出版社,2005.
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）04-0000-00
1、引言
随着可编程控制器（PLC）深入到工业控制等诸多领域，微机技术应用到可编程控制器中，不但用逻辑编程取代了硬连线逻辑，还增加了运算、数据传送与处理以及对模拟量进行控制等功能，使之真正成为一种电子计算机工业控制设备。而温度控制器是重要的仪表控制组成单元，是对温度进行控制的电开关设备，在食品、化工、生物等领域要重要的现实意义。因此，如何精确的对温度控制器进行控制，是仪表控制中一类重要的研究方向。
2、可编程控制器（PLC）分析
所谓的可编程控制器就是一种带有指令存储器和数字或模拟I/O接口，一位运算为主，能够完成逻辑、顺序、定时、计数以及算术运算功能的自动控制装置，随着科学的发展与PLC的不断进步，功能不断增强，定义也会不断的发生变化，但总的来说可编程控制器的内涵终究是实现自动控制的目的。
2.1 可编程控制器的主要功能及应用领域
PLC把自动化技术、计算机技术以及通信技术融为一体，在仪器仪表方面也有诸多的应用，简单概括起来,功能可以表述为以下几个方面：
(1)实现逻辑控制,PLC具有逻辑运算功能,它设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，因此它可以代替继电器等更为精确的实现组合逻辑与顺序逻辑控制。
(2)定时控制,PLC具有定时控制的功能,为用户提供若干个定时器,并设置了定时指令。
(3)计数控制,PLC有计数控制的功能,为用户提供了若干个计数定时器,并设置了计数指令。
(4)步进控制,PLC为用户提供了若干个移位寄存器，或者直接有步进指令,可用于步进控制。
(5)数模、模数转换,有些PLC还提供了“数模”转换和“模数”转换等功能,能够完成对模拟量的控制以及调节。
(6)数据处理,有的可编程控制器还存在有数据处理的能力,能进行数据并行传送、比较和逻辑运算,BCD码的四则运算，还能进行数据检索、比较、数制转换等功能。
(7)通信与联网,有的PLC还采用了通信技术,可以进行远程I/O控制,多台PLC之间可以进行同位连接,还可以与计算机进行上位链接,由一台计算机以及若干台PLC可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络,从而完成较大规模的复杂的控制。
(8)实现对控制系统监控,PLC具有较强的监控功能，操作人员通过监控命令可以监控有关部分的运行状态。
2.2 可编程控制器的主要优点
总的来说可编程控制器一种逻辑控制单元，对于可编程控制器来说，首先，变成较为简单，可编程控制器的设计者在设计PLC时已经充分考虑到使用者的习惯以及技术水平以及用户的方便，构成了一个实际的PLC控制系统一般不需要很多的配套的设备，PLC的基本指令不多，常用于编程的梯形图以及传统的继电接触控制线路图有许多相似之处，编程器的使用简便，对程序进行增减、修改和运行监视很方便；其次，可编程控制器的可靠性较高，PLC是专门为工业控制而设计的，在设计与控制过程中均采用了诸如屏蔽、滤波、隔离、无触点、精选器件等多层次有效的抗干扰措施，因此可靠性很高，有资料显示可编程控制器的无故障运行时间可长达3万小时以上，PLC自带的自诊断功能可以迅速方便的检查判断故障，缩短检修时间；再次，可编程控制器的通用性以及功能很强，PLC的品种很多，针对不同的系统可以灵活的选用不同的PLC，用来满足不同的控制要求，用一台PLC可以实现控制不同对象或者满足不同的控制要求；同时，可编程控制器还具有设计、施工以及调试周期短的优点，可编程控制器在很多领域是以软件编程来取代硬件连线，用PLC构成的控制系统也比较简单，编程也比较容易，安装与使用方便，不需要很多的配套的设备，程序调试修改也很方便，可大大缩短可编程控制系统的设计、施工以及投产时间。
在温度控制器中采用PLC控制，能实现精确控制温度，与此同时PLC具有良好的可靠性，能够适应较为恶劣的工作环境，对所操作的环境进行温度的合理控制，更有利于依赖温度行业的需要。
2.3 PLC的基本结构
可编程控制器是从计算机以及机电接触系统等发展而来的，因此，在结构上可以总结为以下几个单元：
输入输出部件，输入部件接受从开关、按钮、继电接触器和传感器等输入的现场控制信号，并将这些信号转换成中央处理单元能够接受以及处理的数字信号，而输出部件接收经过中央处理单元输出的数字信号，并能把它转化成能被控制设备以及显示装置所能接受的电压或者电流信号，以驱动接触器、电磁阀等。
中央处理单元（CPU），它是PLC的核心部件，整个可编程控制器的工作过程都在中央处理单元的控制下统一指挥和协调进行。
存储器是保存系统程序和用户程序的器件，系统存储器主要用于存放系统正常工作所必需的程序。
电源部件为可编程控制器提供所需要的直流电源和外部输入设备所需要的直流稳压电源。
编程器是可编程控制必不可缺少的重要的设备，她主要对用户程序进行编辑、输入、检查、调试和修改，并用来监视PLC的工作状态。
3、温度控制器分析
温度控制器是对温度进行控制的电开关设备，温度控制器所控制的空调房间内的温度范围一般在18℃--28℃。窗式空调常用的温度控制器是以压力作用原理来推动触点的通与断。其结构由波纹管、感温包（测试管）、偏心轮、微动开关等组成一个密封的感应系统和一个转送信号动力的系统。 按照控制方法温度控制器一般分为两种：一种是由被冷却对象的温度变化来进行控制，多采用蒸气压力式温度控制器，另一种由被冷却对象的温差变化来进行控制，多采用电子式温度控制器。其中蒸气压力式温度控制器又分为：充气型、液气混合型和充液型。家用空调机械式温度控制器都以这类温度控制器为主。而电子式温度控制器分为：电阻式温度控制器和热电偶式温度控制器。
3.1蒸气压力式温度控制器原理分析
温度控制器波纹管的动作作用于弹簧，弹簧的弹力是由控制板上的旋钮所控制的，毛细管放在空调机的室内吸入空气的风口处，对室内循环回风的温度起反应。当室温上升至调定的温度时，毛细管和波纹管中的感温剂气体膨胀，使波纹管伸长并克服弹簧的弹力把开关触点接通，此时压缩机运转，系统制冷，直到室温又降至设定的温度时，感温包气体收缩，波纹管收缩与弹簧一起动作，将开关置于断开位置，使压缩机的电动机电路切断。以此反复动作，从而达到控制房间温度的目的。
3.2电子式温度控制器原理分析
电子式温度控制器（电阻式）是采用电阻感温的方法来测量的，一般采用白金丝、铜丝、钨丝以及半导体（热敏电阻等）为测温电阻，这些电阻各有其优确点。家用空调温度控制器的传感器大都是以热敏电阻式。
3.3温度控制器PLC控制系统分析
一般温度控制器可以采用采用PID模糊控制技术，用先进的数码技术通过Pvar、Ivar、Dvar（比例、积分、微分）三方面的结合调整形成一个模糊控制来解决惯性温度误差问题。据了解，很多厂家在使用温度控制器的过程中，往往碰到惯性温度误差的问题，苦于无法解决，依靠手工调压来控制温度。采用PID模糊控制技术，能较好地解决了惯性温度误差的问题。传统的温度控制器，是利用热电偶线在温度化变化的情况下，产生变化的电流作为控制信号，对电器元件作定点的开关控制器。基于这种电流控制信号，采用PLC对温度控制器进行控制使控制更加精准。传统的温度控制器的电热元件一般以电热棒、发热圈为主，两者里面都用发热丝制成。发热丝通过电流加热时，通常达到1000℃以上，所以发热棒、发热圈内部温度都很高。一般进行温度控制的电器机械，其控制温度多在0-400℃之间，所以，传统的温度控制器进行温度控制期间，当被加热器件温度升高至设定温度时，温度控制器会发出信号停止加热。但这时发热棒或发热圈的内部温度会高于400℃，发热棒、发热圈还将会对被加热的器件进行加热，即使温度控制器发出信号停止加热，被加热器件的温度还往往继续上升几度，然后才开始下降。当下降到设定温度的下限时，温度控制器又开始发出加热的信号，开始加热，但发热丝要把温度传递到被加热器件需要一定的时候，这就要视乎发热丝与被加热器件之间的介质情况而定。通常开始重新加热时，温度继续下降几度。所以，传统的定点开关控制温度会有正负误差几度的现象，但这不是温度控制器本身的问题，而是整个热系统的结构性问题，使温度控制器控温产生一种惯性温度误差。因此基于PLC的温度控制器的实现有重要的现实意义。
4、结语
本文简单介绍了PLC以及温度控制器，分析了PLC应用的优点以及在温度控制器应用中的优势，有利于PLC在温度控制器中的广泛应用。
参考文献
所谓的单片机（MCU）是一个微型计算机。它是在一个设备中的CPU，RAM，ROM，I/O接口的一组或多个组件和中断系统，以及作为当前主流的STM32ARM公司生产的的A6和A7都属于微控制器。只要给一个外部单片机加上电源，并设置振荡电路和外部中断电路，就可以方便的实现单片机控制。由于其体积小，功能强大，成本优势，主要作用是改善劳动条件，节约能源，生产设备，并且可以防止事故的发生，以获得良好的技术指标和经济效益。因此，基于单片机的温度控制系统在国内外受到越来越多的关注，并已被广泛使用。
2分析并选择出最适合的温度控制方式
（1）第一种方法是使用纯硬件的闭环控制系统。这个系统的优点是速度快，但可靠性相对较差，控制精度是比较低的，弹性小，电路复杂，调试，安装都不容易实现，高精度的温度控制的要求变得更加困难。
（2）第二种方法是将FPGA/CPLG或与使用FPGAIP核/CPLG方式。它是用FPGA/CPLG完成采集，存储，显示和A/D转换等功能，实现人机由IP核的相互作用和信号测量和分析功能。这种解决方案的优点是系统结构紧凑，可以实现复杂的测量和控制，操作简便;但其缺点是在调试过程的复杂性，成本较高。（3）第三种方法是将高精度温度传感器组合在一个芯片上。这是完全与微控制器接口进行系统控制和信号分析，由温度传感器信号采集和转换的前端进行。此方法克服了前两种方法的缺点，所以基于单片机和温度传感器控制的温度在理论上非常的可行。
3在一个温控系统中如何选择合适的单片机和传感器
3.1选择AT89C51作为系统的单片机单片机在整个控制系统中占有主导地位。在主要考虑选择时应该考虑单片机的处理速度，数据存储容量，价格和通信方式。在考虑适当后选择了控制系统的AT89C51作为主芯片。AT89C51具有以下特点：具有4KB的闪存芯片和128KB的程序存储器。AT89C51的最高频率可以达到32MHz的，具有8位数据的处理能力，拥有32个IO端口和两个定时器。
3.2选择DS18B20作为系统的传感器该系统采用DALLAS半导体公司生产线数字温度传感器DS18B20来采集温度数据，DS18B20属于全新一代的微处理器专为智能温度传感器的配置。在温度测量和控制仪表，测量和控制系统，以及大型设备的工业，民用，军事等众多领域有着非常广泛的应用。它的优点是特别明显，具有结构紧凑，简单界面，传输距离远等特点。
3.3确定适合单片机温度控制的系统框架系统包括数据采集模块，单片机控制模块，显示5部分模块，温度设定模块和所述驱动电路。实时数据采集模块负责采集温度数据，收集温度数据给单片机，由数据显示部分上显示所处理的微控制器。设置模块可以设置在预定的温度，当检测到的温度低于设定温度的情况下，单片机控制所述驱动电路以开始加热，并发出报警声；当检测到的温度高于设定温度时，停止加热。
4单片机温度控制原理概述
传感器是测量温度信息的主要载体，通过将电压信号转化成的毫伏级后的传感器的温度信息提供给电路，然后通过电路放大，弱电压信号慢慢地放大，微控制器的范围内调节的可自由支配的，然后通过输入端A/D转换器的电压信号转换成数字信号进行转换。然后，相应软件的数字信号被输入到主机中去。使用中的信号采集到微控制器中，为了提高测量的精确度，必须在采样时将信号进行数字滤波。同时，信号的数字滤波处理后，它就会逐渐被转换成适当的标度，所得到的温度指标显示在IED屏幕上。同时还可以将温度值与提前设定的温度值进行比较，然后按照积分分离PID控制偏差之间的两个算法分析的大小，从而得出最终输出的控制值，然后确定出导通时间与输出功率以及控制量的热值，从而有效地调节环境的温度来达到目的。整个温度控制系统，它的主要目的是使实时单芯片温度可以有效地检测和精确的控制，从而解决了工业生产和日常生活的温度控制方面很难解决的问题。在难以控制的情况下，利用十进制数字显示器的实际温度值，这有利于实现人们进行简单和方便的温度监测。
5单片机温度控制系统的设计硬件和软件系统
5.1温度控制系统的硬件电路系统的原理及组成温度控制系统的硬件电路包括温度传感器电路，D/A转换电路，A/D转换电路，单片机最小系统电路，带通滤波电路，放大电路，以及一个数字的复用器电路的电磁阀控制电路和开关电路等。当然，为了实现不同的设计要求，仍然可以建立在一个单一的芯片上而在系统的设备不同的电路和在不同的配置。例如可以使用键盘来控制矩阵电路，可用于实现温度报警蜂鸣器和使用一些液晶显示模块，在温度异常时将在液晶显示屏上显示出来。通过这些不同的外设模块，可以更好地提高单片机温度控制系统。
5.2温度控制系统软件开发理论温度控制系统的软件主要是用C语言编写，实现了单片机的控制权。通过C语言可以实现单片机对温度的采集的频率的控制、实现温度的显示和控制等不同的功能。控制系统程序包括主程序和子程序。主程序主要用于实现单片机的初始化，将温度传感器的初始化设置（读取温度，加工温度，存储温度）被初始化，并且进行键盘与液晶显示器的初始化。使用该方法的主程序循环查询来实现对温度的采集和对温度显示的控制。主程序的主要作用是实时采集温度的，并且所述传感器的二进制代码读入到单片机内，并随后经单片机的处理转化成十进制显示在液晶显示器的上方。
6结束语
【关键字】电阻炉；温度控制；设计；
随着社会经济和科学的迅速发展，越来越多的技术工艺都用于制造加工当中，其中热处理工艺越来越多的被用于加工过程，在热处理工艺中应用最多的就是电阻炉，但现阶段我国电阻炉温度控制设备的状况是很少一部分比较先进的设备和绝大多数比较落后设备并存。其中仪表控制占据主导地位，其控制精度不高，且在一定程度上依赖人工调试，PID调节是目前技术最成熟的、应用最广泛的一种控制方法，但仍不能满足复杂的工作状况，给质量和工作效益带来了很大的负面影响。因此对电阻炉温度控制系统的改进尤为重要。
目前有很多关于电阻炉温度控制系统改进的设计，本文介绍一种新型的控制方法，通过它来说明炉温控制的改进，这种方法结合上下机位，设计出来的对温度实时监控的系统，即集散式热处理电阻炉温度控制系统。其核心是使用一台计算机监控多台热处理炉，实现集散型的炉温控制效果。
1 系统工作原理
这种控制方法是由一台上位机工作站、打印机、Rs 485接口、以及多台下位机（从机）组成。为了实现分散性控制、集中式管理即集散式控制的目标，系统将Pc机与多台单片机（从机）共同组成集散式智能温度控制系统。
操作人员可在Pc上位机上进行操作，通过Pc机的图形显示屏，进行对整个系统及下位机的监控，上位机对下位机发出控制命令，同时下位机想上位机报各数据，上位机对数据再做出适当的处理，通过这种沟通模式，实现了分散控制和集中管理的最佳效果。
下位机主要包括主CPU部分、输入通道、输出通道、键盘和显示部分。他们主要的工作是完成对温度的检测、显示、计算、输送以及与上位机之间的联系，且每一个下位机在自身的工作模式下，能够通过使用面板上面的键盘进行工艺参数的设置，工艺曲线的完善等操作，而在远程工作模式下，下位机无论是设置工艺参数还是操作工艺运行的状态和情况都完全受控于PC上位机，在控温的整个过程中，系统将会在显示屏上以图形的形式表示工艺曲线，且描绘当前的实际温度和运行状况，人机处于十分有好的合作状态。
上位机利用串行接口与各个下位机之间相互通信，进行各种参数和命令的发送与接收，在下位机运行过程中，上位机收到下位机发送的工艺参数，同时对工艺数据进行记录与保存，显示工艺曲线和反映下位机的工作状况，这样提供了分析控温工艺的有效手段，同时上位机通过发送和读写命令对下位机实现远程监控。
2 温度控制原理
系统中每台下位机都是独立的温度控制系统，这种温度控制系统的原理框架图如下图所示。
此控制系统为一封闭环。系统的输出量y经采样放大电路、模数转换电路转变为数字量Y，与设定温度R进行比较，得到温差e=R—Y。把e送入控制器，运用控制算法，求出控制量u，输出通道将控制量转换为开关量，控制继电器的动作，从而控制加热阀开关时间的长短，使温度达到设定的数值。
3 系统技术指标
整个控制系统最终达到的技术指标是在系统中的各个环节共同作用下完成的。每一个环节都是不容忽视的，在一般的情况下，技术指标达到某个限度后，即使要提高一点点都是非常不容易的，为此可能要付出多达几倍的时间和经费。经分析温度控制系统的实际应用，得到该系统精确的技术指标如下：
从机数量：小于20 测温范围：0-1100摄氏度
测温误差：上下浮动不超过0.4摄氏度控温误差：上下浮动不超过3摄氏度
通讯距离：小于1500米
4 系统下位机硬件设计
系统中的各下位机需要完成温度的收集、数据的处理、保存及显示、控制输出、与上位机互相通信等功能。其硬件电路主要设计了主CPU模块、输入通道、输出通道、键盘、显示和串行通信等几个模块。
下位机以89C52单片机为工作核心。一方面，单片机把实时温度测定值与原本设定的期望温度值进行比较分析，得出偏差信号，然后根据设定及时切断或连通加热设备，从而使温度准确的控制在设定值上。避免发生不必要的差错。另一方面单片机把测定得到的相关数据送去液晶显示接口显示，并判断是否有报警提醒的需要。与此同时单片机又把测定得到的有关数据，通过通信接口传输给上位机，上位机则会进行显示、分析和处理。
5 下位机软件设计
下位机软件功能：（1）定时采集电阻炉内部的温度值；（2）可通过串行接口给上位机发送运行参数；（3）接收上位机发送的PID参数，计算控制输出，精确控制电阻炉内温度：（4）显示器显示实测及理论温度；（5）本地工作模式下，由下位机完成工艺参数的设置；（6）远程工作模式下，按接收到的上位机命令进行工作。
工作模块是下位机的核心部分，其中控制算法部分应用了纯滞后补偿的增量式PID实现温度控制，PID的三个参数都是由上位机在线整定，下位机在控制和检测温度的同时向上位机实时发送工艺数据，以保证上位机能够实时记录和分析。在远程工作模式下，软件采用查询的方式访问串行接口，按照上位机发送的各种有效的命令来运行操作。由于系统采用集散式控制，由上位机分别联络各下位机，因而各下位机每接收到上位机发送来的命令都要首先判断出是否是发给自己的命令，如果是则可以作出相应的处理，若不是则将信息清除，不予理会。远程工作模式下下位机的本地键盘起不到任何作用，各工艺数据的设置与修改由上位机发送，保存并由上位机发送控制命令。
6 上位机软件设计
上位机的主要功能是对下位机进行监控，以及在监控过程中通过接受下位机发来的数据对工艺运行过程进行分析处理，确保下位机的正常运行。从而保证自己数据来源和命令的下达，主要功能如下：（1）接收下位机传输来的运行数据：（2）实时整定PID参数；（3）监控所有下位机的工作状态；（4）需要的时候给下位机发送控制命令；（5）及时保存下位机的各项数据。
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。
二、温度检测的设计
系统测温采用AD590温度传感器，AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：
1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即：，式中：Ir—流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T—热力学温度，单位为K。
2、AD590的测温范围为-55℃～+150℃；
3、AD590的电源电压范围为4V～30V；
4、输出电阻为710MW；
5、精度高。
AD590温度传感器输出信号经放大电路放大10倍，再送入模/数转换器ADC0804，转换后送单片机。根据AD590温度传感器特性以及放大10倍后的电压值与现场温度的比较发现，实际温度转换后送入单片机的值与按键输入数值之间有一定的差值，模/数转换器送入单片机的数值是按键输入值得2.5倍。由于单片机不能进行小数乘法运算，所以先对按键输入进行乘5，然后根据运算结果及程序状态字的状态再进行循环右移一位，如果溢出标志位为低电平时直接对累加器进行一次带进位循环右移，如果溢出标志位为高电平时，先对进位标准位CY位置为高电平，然后再进行一次带进位循环右移，通过上述操作使按键输入的温度值与模/数转换器送入单片机的温度值相统一。
三、具体电路连接如图所示
四、软件编程
单片机温度控制系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能实现对温度的控制，需要给单片机编写程序，下面给出了温度控制系统的编程方法。
ORG00H
START：ANLP1，#00H；显示00
JBP3.4，$；T0=0？有键按下？
CALLDELAY1；消除抖动
JNBP3.4，$；T0=1？放下？
MOVR0，#00；计温指针初值
L1：MOVA，R0；计温指针载入ACC
MOVP1，A；输出至P1显示
MOVR5，#10；延时1秒
A1：MOVR6，#200
D1：MOVR7，#248；0.5毫秒
JNBP3.4，L2；第2次按下T0？
DJNZR7，$
DJNZR6，D1
DJNZR5，A1
INCA
DAA
MOVR0,A
JMPL1
L2：CALLDELAY1；第2次按消除抖动
JBP3.4，L3；放开了没？是则
；跳至L3停止
JMPL2
L3:MOVA，R0
CALLCHANGE
MOV31H,A；下限温度存入31H
JBP3.5，$；T1=0？有键按下？
CALLDELAY1；消除抖动
JNBP3.5，$；T1=1？放开？
MOVR0，#00；计温指针初值
L4：MOVA，RO；计温指针载入ACC
MOVP1，A；显示00
MOVR5，#10；延时1秒
A2：MOVR6，#200
D2：MOVR7，#248；0.5毫秒
JNBP3.5，L5；第二次按下T1？
DJNZR7，$
DJNZR6，D2
DJNZR5,A2
ADDA,#01H
DAA
MOVR0,A
JMPL4
L5:CALLDELAY1；第2次按消除抖动
JBP3.5，L6；放开了？是则跳至L6
JMPL5
L6：MOVA，RO；
CALLCHANGE
MOV30H，A；上限温度存入30H
DELAY1：MOVR6，#60；30毫秒
D3：MOVR7，#248
DJNZR7，$
DJNZR6，D3
RET
CHANGE：MOVB，#5
MULAB
JNOD4
SETBC
D4：RRCA
RET
MOV32H，#0FFH；32H旧温度寄存
；器初值
AAA：MOVX@R0，A；使BUS为高阻抗
；并令ADC0804开始转换
WAIT：JBP2.0，ADC；检测转换完成否
JMPWAIT
ADC：MOVXA，@RO；将转换好的值送入
；累加器
MOV33H，A；将现在温度值存入33H
CLRC；C=0
SUBBA，32H
JCTDOWN；C=0取入值较大，表示
；温度上升，C=1表示下降
TUP：MOVA，33H；将现在温度值存入A
CLRC
SUBBA，30H；与上限温度作比较
JCLOOP；C=1时表示比上限小须
；加热，C=0表示比上限大，停止加热
SETBP2.1
JMPLOOP
TDOWN：MOVA，33H；将现在温度值存入A
CLRC
SUBBA，31H；与下限温度作比较
JNCLOOP；C=1时表示比下限小，须
；加热，C=0表示比下限大
CLRP2.1；令P2.1动作
LOOP：MOV32H，33H
CLRA
MOVR4，#0FFH；延时
DJNZR4，$
JMPAAA
END
五、结语：
本文给出了用单片机在0℃～99℃之间，通过用户设置温度上限、下限值来实现一定范围内温度的控制；给出了温度控制系统的硬件连接电路以及软件程序，此系统温度控制只是单片机广泛应用于各行各业中的一例，相信通过大家的聪明才智和努力，一定会使单片机的应用更加广泛化。
参考文献：
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[2]万光毅，严义，邢春香.单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.4
关键词：SST89E564RC单片机；温度控制；系统设计
Abstract: SCM has a small volume, strong function, low cost, wide application range and other advantages, can say, intelligent control and automatic control core is the microcontroller. In the modern industrial production, current, voltage, temperature, pressure, flow, flow rate and switching capacity is accused of main parameters. In this paper, from two aspects of hardware and software design are introduced in this paper the multi-point temperature heating control system using SST89E564RC microcontroller and a new temperature measurement devices, according to the set of real-time control of the temperature of each point of the indoor heating system, so as to improve the living comfort and heating economy.
Key words: SST89E564RC MCU; temperature control; system design
中图分类号：F407.63
1.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。下面将以SST89E564RC单片机为例进行温度控制分析。
2.系统设计目标
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。
3.1 控制核心。系统采用SST89E564RC单片机作为控制核心，进行温度采集、信息显示及执行机构的控制。SST89E564RC是美国SST公司推出的高可靠、小扇区结构的FLASH单片机，内部嵌入72 KB的Super-Flash，1 KB的RAM，通过对其RAM做进一步扩展，可满足嵌入系统操作系统的运行条件。
3.2 温度传感器。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。DSl8820的管脚排列如图3所示，其中DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输人端。
DSl8820内部结构主要由4部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DSl8820的地址序列码。光刻ROM的作用是使每一个DSl8820都各不相同，这样就可以实现1根总线上挂接多个DSl8820的目的。
DSl8820温度传感器的内部存储器包括9 B高速暂存RAM和1 B非易失性的可电擦除的E2PROM，后者存放高温度和低温度触发器TH，TL和结构寄存器，该字节第7位(TM)为0，低5位一直都是1，第6，5位(R1，R0)用来设置分辨率，如表1所示。
根据DSl8820的通信协议，主机控制DSl8820完成温度转换必须经过3个步骤：每一次读写之前都要对其进行复位，复位成功后发送1条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DSl8820进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500μs，然后释放，DSl8820收到信号后等待16～60μs左右，后发出60～240μs的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。由于DSl8820采用的是单线进行控制与读取数据，因此对操作的时序要求非常严格，否则由于时序不匹配，将无法完成对器件的正确操作。
3.3 控制执行那分。(1)壁挂炉燃烧系统控制。控制电路采用了脉冲继电器器件作为整个系统的总控部分，当所有居室温度均达到设定值时，停止壁挂炉的工作。该继电器的特点是：当线圈收到一个脉冲信号后，线圈通电，电磁铁吸合，带动触头闭合接通需要控制的电路，当下一个信号到来后，电磁铁吸合，触头断开，切断被控制的电源，因此其具有自锁和信号遥控功能。由于磁铁的作用，控制脉冲消失后滑片位置不发生变化，保持稳定状态，所以该器件具有功耗小、具有记忆功能。(2)居室温度控制。各居室温度控制在燃烧控制系统工作前提下，根据各居室温度测量返回值，采用上海欧凯电磁阀制造有限公司生产的OK6515自保持脉冲电磁阀控制各回路的通断。脉冲电磁阀采用脉冲和永磁技术，只需通过控制器切换脉冲的电极触点来改变电磁阀的开关状态，当控制器发出电脉冲时，驱动阀芯克服永磁力产生上下移，使阀瓣到位后在永磁作用下处于自保持状态。
3.4 图形液晶显示模块。为了能够提供形象直观的用户显示界面，系统采用图形液晶显示模块LCDl2864，其具有8位标准数据总线、6条控制线及电源线，可与CPU直接接口，显示各种字符及图形。考虑到系统中汉字的使用量少，因此选用不带汉字库的LCD。对于使用的汉字分别提取其字模并以二进制形式保存于内部FLASHROM中。
4.系统软件设计
系统软件设计主要依据系统程序流程以及DSl8820的时序要求进行代码编写。为了降低开发难度，提高开发效率，系统开发中引入了μC／OS一Ⅱ嵌入式操作系统并移植了LCD显示驱动。另一方面，为了确保对DSl8820操作时序的精确性，对DSl8820进行初始化和读写代码仍采用汇编语言。
4.1系统数据结构。系统所需数据结构包括各测温元件的序列号表，汉字字模存储、系统运行时间表存储、各温控点的设定值及测量值、系统时间的存放及一些临时数据存储。
为了区别多个温度传感器，在系统初始化时读入传感器中的64位序列号，并将其存入程序存储空间，以便程序运行期间进行比对，共需64 B。汉字字模采用16×16字库进行提取，其中每个汉字需32 B，约15个字，为了方便程序功能的升级改进，在程序存储空间中按20个字进行空间分配，需要存储空间640 B。系统运行时间表的设计以小时为设置单位，需要保存24个值；为了减少时间比较过程中的数据计算量以及方便编程，对每个值采用一个字节存储，这里共需24 B存储空间，这里仍然使用程序存储空间进行存储，以便在系统掉电时设定值不会丢失。
4.2系统程序设计。系统程序设计主要使用KeilC5l进行编写，但由于对DSl8820器件的读写时序要求比较严格，故采用汇编代码，其中温度读取子程序主要代码如下：
关键词：127 m3聚合釜 聚氯乙烯温度控制系统 串级控制系统
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（c）-0091-01
聚氯乙烯聚合工艺简单来说就是将氯乙烯、水、分散剂等按一定比例加入聚合釜，经搅拌形成悬浮体系，然后加入引发剂引发聚合反应。聚合反应温度是聚氯乙烯成型最重要的控制指标之一，在聚合反应期间，聚合温度过高会影响产品质量，聚合温度过低会导致聚合反应缓慢或停滞，直接影响反应速度和树脂质量。因此，如何保持聚合期间反应温度的恒定成为聚合反应的一个重点特征。聚合反应是一个放热反应，撤热系统主要由夹套、回流冷凝器、内冷挡板三部分组成。它们都是通过聚合釜主温度控制点进行调节来控制冷却水的流量，使聚合釜的温度保持在设定范围内。
1 聚合反应的机理分析
聚合反应为放热反应，而且是放出热量剧烈的反应。聚合反应在釜内进行时，放出的热量中大部分由夹套内充入的冷却水带走，其余热量由回流冷凝器、或内冷挡板带走，目标是使聚合温度在反应期间保持恒定。因为大部分的热量由夹套水带走，因此，聚合釜温度控制方案一般都是以夹套水为主要变量。此过程一般说具有以下动态环节：冷却水，反应物，聚合釜本身的热容，夹套及内层，测温元件的滞后等等。而且每个环节在进行动态下的热平衡分析时又都是相互影响的。我们知道尽管测温元件的热容很小，但时间常数约有几十秒，所以作为一动态环节进行理论分析时，总是希望能把一些问题简单化。如上述环节中，夹套中有一定的热容，但不锈钢材料的导热系数相对较大，另外，夹套内尽管热阻很大，但毕竟较薄，所以一般把夹套内层和夹套温度看成均匀的。由于聚合釜在结构上设置了搅拌器（搅拌器分上、中、下三层叶片），在聚合时，我们可以把釜内各处的温度看成是均匀的，这样聚合温度的动态平衡主要决定于釜内瞬时热量的平衡，即聚合釜内温度变化过程应等于反应放出的热量与夹套冷却水除去热量的差值。在聚合反应期间，一旦受到某一随机性干扰，使聚合温度上升，此时系统如不及时增加冷却水量用来降温，那么瞬时产生的热量就会上升，反过来又促使聚合温度升高，这样带来了温度的一个恶性增长。反之，若某一随机干扰使温度稍有下降，恶性循环进一步使温度下降，可能使聚合反应因其停止。另外，随着聚合反应时间的增加，反应速度加快，放出热量增加，所以冷却水量也要不断增加。从以上分析可看出，对夹套冷却水的控制是必不可少的。再是，随着聚合过程的进行，传热过程的热阻在增加，且聚合釜内总物料的热容量在不断增加，（因为PVC的比热CPVC=0.42大于VCM的比热CVC=0.35）热阻、热容的增加，使得对象的时间常数增加，滞后现象严重，特别到了反应后期这种现象更为严重，使对象的动态特性越来越坏。
为了克服随机干扰对反应温度的影响，克服时间常数的增加和滞后时间增加对对象的影响，对于聚合釜温度控制必须选用一个理想的控制方案，以满足生产需要。
聚合放热由夹套、回流冷凝器、内冷挡板三部分吸收，三个变量同时计算，将增加控制难度，因此，聚氯乙烯两套装置的温度控制系统都将内冷挡板的撤热量固定，1#聚氯乙烯装置的回流冷凝器的撤热量也固定，聚合釜温度控制系统只有夹套水一个变量。
2 聚氯乙烯装置的温度控制方案
采用了釜内温度为主参数，夹套入口水温度为副参数的串级、分程调节系统。在组成串级调节系统中，将夹套入口温度到釜内反应温度这条容量滞后较大的通道包含在主回路中。系统中的3台调节阀（一台热水，二台冷水）实行分程调节。聚合温度调节由程序控制进行。控制如下：升温前，回路切除，由程序控制，使输出值固定，使三台调节阀都处于全部关闭状态。聚合升温开始后，程控阀SV-261/N开，SV-262/N关，夹套通入90 ℃～100 ℃的热水，在釜内物料加热。此时调节规律为PD调节（通过程序控制调节规律）。系统采用定值调节，主调节器温度设定为T1，使调节阀TV-222/N-3（气开阀）也处于开的位置；当釜内温度升高到一定值时（与设定值T1差H1=3℃）时，由程序控制SV-261/N关，SV-262/N开，热水进行循环，此时通过调节阀TV-222/N-3补充HW，继续升温，随着温度的升高，调节阀TV-222/N-3逐渐关小，此时主调节器设定值T1与测量值之差逐渐缩小，当二者之差为H2=0.5 ℃时，调节规律由PD作用改为PID作用，加积分作用的目的是为了消除系统余差，提高调节品质指标。聚合反应开始后，为了带走反应放出的热量，保持釜温恒定，需改变进入夹套的冷却水量，其量通过调节阀TV-222/N-1，2进行调节。反应一开始，由于反应速度慢，放出热量少，只用TV-222/N-2小口径阀门调节即可，随着反应时间的延续，反应速度加快，放出热量增加，冷却水量需加大，此时TV-222/N-1，2两阀同时进行调节，以带走反应热，使聚合温度控制不超过规定偏差。聚合反应结束后，为了减少聚氯乙烯浆液中VCM的含量，对釜中没有反应的VCM气体要进行回收。回收前要对釜内物料升温，使气体从聚氯乙烯浆料中分离，以便使VCM气体能充分回收。
在回收中主调节器温度设定到T2，主、副调节器参数由PD方式到PID方式，与聚合阶段控制方法一样。对于每种牌号产品的聚合温度设定值，预先设定在控制器设计库中，在聚合升温、聚合和回收升温过程中控制器的指标值是一定的（如：58 ℃）调节阀采用分程调节，不但适应了生产需要，对多种介质（HW，RW）进行调节，而且扩大了调解阀的可调整范围，改善了调节阀的工作特性，从而提高了系统的调节精度。此系统调节阀可调比扩大了五倍。在此串级调节系统中，由于副回路的存在使对象的动态特性有了很大的改善，时间常数减小，滞后时间也有所缩短，提高了系统克服干扰的能力（这是串级调节系统的优点，不再论证。），另外把一些干扰因素（如：RW的温度变化，压力变化）纳入副环中，使得干扰得到迅速克服，加快调节。该系统调节介质用恒定的冷冻水（7℃～10℃）作为冷却水，而不用循环水，这一措施克服了由于环境温度变化而带来的干扰因素，从而使系统控制稳定。该系统检测元件采用了双支电阻体，可以在控制面板上互相切换，而不产生扰动，保证了系统测量的可靠性和准确性以及这个系统的运行。
【关键词】 数字显示 继电器 可调温度控制
1 方案设计思路
本方案设想是采用AT89C2051单片机结合DS18B20温度传感器控制温度的设计，DS18B20是一种新型的可编程温度传感器，能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。
2 方案可行性论证
（1）从技术性角度来看，该系统所用技术均为现代新技术，具有很高技术含量，本系统完成的主要任务如下：1）测定并显示当前环境温度值。2）设定一个上限温度值并保存在DS18B20。3）当环境温度高于设定温度，继电器被驱动吸合，外电路中的降温风扇开始工作并发出警报。4）当环境温度低于设定温度后，继电器自动断开，风扇停止工作，警报解除。
（2）本系统的主要技术指标如下：1）温度显示范围：-55― +125摄氏度。2）压缩机输出节点容量：10A/240V AC。3）LED灯闪烁报警。
（3）从系统的性能来看，所采用的DS18B20是一种新型的可编程温度传感器，能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。
综上所述，该系统具有良好的开发价值，具有广阔的应用前景。
3 方案设计
3.1 系统的总体设计
单片机的温度控制系统需要完成温度的采集，显示当前温度值，并通过按键设定上限温度，实现当温度超过设定的温度值时，继电器导通，使连接继电器的风扇转动，使温度下降，同时发光二极管发光。系统包括单片机最小系统电路和按键电路、LED显示电路、温度检测部分、发光二极管和控制输出等主要部分，系统地总体设计如下图所示：
图1 系统整体设计框图
3.2 系统的主要硬件设备
3.2.1 微处理器AT89C2051
AT89C2051是低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含2K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes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。
图2 AT89C2051引脚结构
3.2.2 温度传感器DS18B20
DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1-Wire。只要求一个端口即可实现通信，在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号，实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温，测量温度范围在-55。C到+125。C之间，数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择，内部有温度上、下限告警设置。图3为DS18B20的引脚图。
DS18B20的设计原理：
DS18B20使用外接电源的供电方式，数据端用4.7K的电阻上拉接+VDD，再接到AT89c2051的P3.7脚上。晶振选用11.0592M 的，使用简单的上电复位电路。选用共阳极的数码管，用S8550作位驱动，段引脚通过470欧的限流电阻接入AT89C2051的P1口上，电路中有三个按键，分别是显示开关/温度设定，温度上调，温度下调，使用AT89C2051的第P3.5脚做控制输出端，低电平有效，通过9012 三极管放大去驱动一个5V的继电器。设定一个温度值如15度，当温度超出15度时，控制端为低电平，继电器闭合，风扇启动进行散热，当温度下降到设定温度时，继电器断开，散热风扇停止工作。
3.3 主要的电路设计
基于单片机的温度控制主要有以下几部分：温度数据采集，按键设计、温度显示、继电器4个部分，下面分别加以介绍，硬件模块如图4所示。
3.3.1 温度采集部分
温度传感器有很多种，这里选用单总线数字输出的集成半导体温度传感器DS18B20，其特点：独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；测温范围-55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃；支持多点组网功能，多个DS1820可以并联在唯一的三线上，实现多点测温；工作电源：3～5V/DC。
温度检测数据采集电路如图5所示，由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度，提供给AT89C2051的I/O口作为数据输入。
3.3.2 LED数码管显示电路
显示器分为数码管和液晶显示，本系统所采用是的数码管显示，其外形和引脚如图6所示：
LED数码有共阳和共阴两种，把这些LED发光二极管的正极接到一块（一般是拼成一个8字加一个小数点）而作为一个引脚，就叫共阳机极数码管；相反的，就叫共阴的（如图7所示）那么应用时这个脚就分别的接VCC和GND。再把多个这样的8字装在一起就成了多位的数码管了。
基于单片机的热水控制器采用7段数LED码管显示，这里采用3个数码管显示温度。
6位共阳极数码管采用扫描形式工作，其8个数据为接在单片机灌电流驱动能力最大的PO口，AT89C2051单片机的P0口的每一个I/O都能能吸收8个TTL逻辑器件的输入漏电流，算下来能驱动约10mA。能驱动数码管的8个数据阴极。
6位共阳极数码的6个阳极采用6个PNP三极管9012驱动。用单片机P2.0-P2.5 6个I/O口控制。电路图如图8所示。
3.3.3 单片机及按键电路设计
图9为单片机及键盘电路的电路图，单片机AT89C2051的时钟引脚外接12M晶振，作为单片机工作的时钟，EA端接高电平，表示使用片内程序存储器。RST引脚接了上电复位电路，当系统上电时，上电复位电路会产生一个高电平脉冲信号，使系统复位。（如图9）
键盘是标准的输入设备。本方案使用软件实现键盘的扫描。实现起来具有较强的灵活性，也只需要很少的CPU开销，可以节省开发成本。
理论上当按键按下或弹起时，可以相应的产生低电平或高电平，但实际并非如此。键盘按键一般都采用触点式按键开关。当按键被按下或释放时，按键触点的弹性会产生抖动现象。即当按键按下时，触点不会迅速可靠地接通，当按键释放时，触点也不会立即断开，而是要经过一段时间的抖动才能稳定下来，按键材料不同，抖动时间也各不相同。
一次完整的按键过程，包含以下几个阶段：如图10所示。（1）等待阶段：此时按键尚未按下，处于空闲阶段；（2）闭合抖动阶段：此时键刚刚按下，但信号处于抖动状态，系统在检测时应消抖延时，约5ms到20ms；（3）有效闭合阶段：此时抖动己经结束，一个有效按键动作己经产生，系统应该在此时执行按键功能，或将按键编码记录下来，待键弹起时再执行其功能；（4）释放抖动阶段：许多时候编程人员并不在此时消抖延时，但最好也执行一次消抖延时，以防止误操作；（5）有效释放阶段：若设计要求在按键抬起时才执行功能，则应当在此时进行按键功能的处理。
软件上对闭合阶段的抖动一般采取延时再次确认按键是否按下的方式消除抖动。
如上图所示，完成系统的最高温度和最低温度的高低调整的四个按键分别加上拉电阻接到单片机的P1.1-P1.4口上，供单片机查询，当没有按键按下时，单片机I/O口输入高电平，当有按键按下时，对应的单片机端口变为低电平，单片机通过检测这种电平的变化确定按键的状态。
3.3.4 继电器电路
继电器具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。如图11所示。
3.4 软件系统设计
（1）系统程序流程图如图12所示：
（2）独立按键程序流程图如图13所示。
4 系统的测试分析
经测试，此设计中应实现的当前温度显示，温度设定（包括设定温度上调、下调），继电器输出，设定温度保存，系统关闭等功能均实现。温度可以正常显示且精确度相当高。
当然，在系统设计和调试中也出现了好多问题，现在都得以解决。例如：（1）开始时无法显示当前温度，但其它功能均能正常实现。经过分析，发现最初温度传感器DS18B20正负极接反烧毁，更换后可以正常显示。（2）温度显示不稳定，跳动不止，而且同时继电器输出口高低电平也不稳定，也随之跳动。后来在传感器I/O口输入单片机前加上1.6K左右电阻问题得以解决。
参考文献：
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【关键词】DSP；实时DSP系统；发展
【中图分类号】TN911.72 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0045-01
数字信号处理（Digital Signal Processing）是一门以众多学科为理论基础面又广泛应用于许多领域的新兴学科。数字信信号处理器（Digital Signal Processor）是微电子学、数字信号处理、计算机技术这3门学科综合研究的成果。在数字信号处理中需要频繁地进行大量数据的乘法和加法运算，以前是利用大型计算机进行卷积、相关、滤波及FFT变换等算法的研究和处理，实现系统模拟和仿真。后来使用了微型计算机，但它的体积仍然比较大，成本比较高，特别是不易嵌入到产品中。通用微处理器单片机因适用的目的不同，在运算速度上难以适应信号实时处理的要求。所以在20世纪70年代未，科技人员开发了这种基于超大规模集成电路技术和计算机技术的数字信号处理品——DSP芯片。
DSP芯片实际上就是一种单片机，是集成高速乘法器，具有多组内部总线，能够进行快速乘法和加法运算，适于高速数字信号处理的高速，高位单片计算机，这种器件常常被称为单片数字信号处理器。它具有体积小、功耗小、使用方便、实时处理迅速、处理数据量大、处理精度高、性能价格比高等优点。DSP采用程序空间和数据空间完全分开的哈佛（Havard）结构，允许同时取指令和操作数，而且允许在程序空间和数据空间之间相互传递数据，即改进的哈佛结构。TMS320LF240x DSP的CPU核心具有独立的内部数据和程序总线结构。数据和程序总线分为6条16位的总线，分别为：PAB，程序地址总线，为读写程序空间提供地址；DRAB，数据读地址总线，为读数据空间提地址；DWAB，数据写地址总线，为写数据空间提供地址；PRDB，从程序空间向CPU传送代码、立即操作数和表信息的程序读总线；DRDB，从数据空间向中央算术逻辑单元（CALU）和辅助寄存器算术单元（ARAU）传送数据的数据读总线；DWEB，可以传送数据到程序空间和数据空间的数据写总线。数据读地址总线（DRAB）和数据写地址总线（DWAB）是相互独立的地址总线，CPU在相同的机器周期内可以同时进行数据读写操作。TMS320LF240x DSP流水线具有四个独立的阶段：取指令、指令译码、取操作数以及指令执行。一般情况下，取指令占用PAB和PRDB；指令译码不占用任何程序和数据总线；取操作数占用DRAB和DRDB；指令执行包括将执行结果写回数据存储器，将占用DWAB和DWEB。可见，TMS320LF240x DSP独特的总线结构大大减少了流水线冲突，极大提高了指令的运行速度。
实时DSP系统的构成
由于实时的处理系统所要处理的信号多为物理信号，因此必须通过传感器将物理信号转换成电信号，若为模拟信号可通过AID转换器转换成数字信号后输送给数字处理部件；若为开关数字信号可通过I/O接口输送给数字处理部件。实时处理要求系统必须在有限的时间内对外部输入信号完成指定的处理，即信号处理速度必须大于等于输入信号更新的速度，而且从信号输入到处理后信号输出的延迟必须足够小。所以采用DSP芯片作为数字信号处理部件是最好的选择。
DSP的发展前景
1.提高性能，就TI公司而言，在开发的10个不同种类的TMS320系列DSP产品中，每个系列的产品针对不同的应用领域，预计到2010年将会提高到230倍，届时，利用这种具有很高性能的DSP，将能制造出新一代高性能的家庭网关、网络电视机、实时视频电话以及家用多功能机器人等全新产品。
2.集成度，TI公司预测到2010年，DSP芯片的集成度将会增加11倍，在单个芯片内将集成5亿个晶体裁管。
3.降低功耗DSP内核的功耗目前正在不断降低，其工作电压已从5V降到3.3V又降至1.2V，工作电压低于1v的DSP产品也正在加紧研制开发随着DSP内核工作电压的不断降低，其功耗下降了许多倍（TMS320C54X进行全速率话音编解码时，功耗只有5.6mW），同时将会使应用这种DSP的便携式产品的功耗也随之减少。
4.加强融合，DSP与微控制器（MCU）的融合将成为大势所趋。在许多嵌入式应用领域，既需要DSP，也需要MCU，由于DSP在数字信号处理方面，MCU在智能控制方面各具有独特的优势，因此将DSP与MCU融合在一起的双核平台，将成为DSP技术发展的一种新潮流。
DSP和MCU的融合将成为有利于开发个人通信机、智能电源以及无线Internet产品等新一代无线通信设备。尽管各个厂商推出的DSP/MCU平台具体设计方案不同，但是它们都具有DSP与MCU共享片内资源的特点，采用这种组合平台的好处是不仅能够节省成本，而且能降低功耗。
【关键词】 STC89C52 温度控制 DS18B20 蓝牙
现代温度控制系统发展的主流方向是智能化、集成化，温度控制系统已应用于生活的各个方面，各行各业对于温度控制的要求越来越高。由于蓝牙采用无线接口来代替有线光缆连接，具有很强的移植性，并且适用于各种场合，而且应用简单很容易实现，其应用范围十分广泛。因此，我们可以改变传统的温控系统的设计理念，对单片机和蓝牙技术进行整合，在低端电子产品上采用蓝牙技术，设计出一个数据传输系统，具有很好的实用价值。
1 方案简介
本系统主要由温度采集模块DS18B20、温度控制模块，状态指示模块以及蓝牙收发模块四个主要部分组成。单片机通过采集温度数据，根据所设定的温度值做出决策，控制温度控制模块的动作，从而实现温度控制，指示灯实时显示当前系统工作状态，并且单片机通过蓝牙模块向电脑发送当前温度数据；PC机通过自带蓝牙或通过蓝牙适配器（在本设计中选择了蓝牙适配器的传送方式），向系统发送控制命令，设定温控控制阈值。
2 单片机系统硬件设计
基于STC89C52的蓝牙温度控制系统的总体硬件结构图如图1所示。
蓝牙模块设计采用HC-06蓝牙串口模块，该模块分两种方式使用：（1）成对使用，一主一从，分别接串口（产品本身已经配对好，给单个模块上电，闪的快的为主机，闪的慢的为从机）。主从成对使用不需要驱动程序，两个模块都上电就能传输。（2）从机配合蓝牙适配器使用，蓝牙适配器需要驱动程序。可配合笔记本电脑、PDA、蓝牙手机等设备直接使用，规定的配对密码为“1234”。本系统采用的是配合蓝牙适配器的使用方式。
本系统采用两个继电器控制发热装置，一个继电器控制升温电路，一个继电器控制降温电路。并且分别采用两个LED显示灯来显示两个继电器的工作状态，红灯亮则表示升温继电器在工作，绿灯亮则表示降温继电器在工作。在进行温度控制时，先对系统设置一个目标温度，当实际温度高于或低于此目标温度时，触发继电器工作，相应的指示灯亮，当温度达到目标温度时则停止工作。温度的测量精度为正负1度。
温控电路工作原理简述如下：温控电路工作时，先给9012的三极管的端口提供一个低电平使9012三极管导通，导通后触发电磁继电器的电磁铁开始工作，让电磁铁带有磁性，从而使单刀双掷开关打到里一边。这是电源Vcc接通开始工作，电流流至LED显示等，把灯点亮，从而显示当时的工作状态。在进行温度控制时，升温控制电路和降温控制电路只有一个电路工作，不会同时进行工作。在进行温度控制时要么红灯亮即此时在进行升温，要么绿灯亮即此时在对系统降温。当系统温度达到预定值（系统温度平衡）时，LED显示灯中都没有电流两灯都会熄灭。
3 系统软件设计
3.1 主程序流程图
主程序主要功能为：根据获取的温度值与上位机设定的阈值，决策温度控制器的动作，并向PC机发送温度数据。主程序主要是控制整体模块的程序，子程序控制各个元器件功能的实现。
3.2 子程序设计
由于系统主要由温度采集模块DS18B20、温度控制模块，状态指示模块以及蓝牙收发模块组成，每个模块都需要有各自的程序来控制其功能的实现。因此，设计了温度采集程序、温度控制程序、蓝牙收发程序等对不同的系统模块用不同的控制程序分别进行局部控制。
（1）温度采集程序设计：本系统采用了DS18B20温度传感器进行温度采集。（2）温度控制程序设计：温度控制采用的是两个继电器分别对应于升温和降温。并且设计了两个状态指示灯与之相对应。（3）蓝牙模块程序设计：蓝牙模块是采用无线通讯技术将PC机与单片机相结合，从而实现无线远程的温度控制。
4 系统的实验验证
本系统采用蓝牙驱动和串口调试助手的方式进行调试。蓝牙模块和适配器配对成功后会获取相应的COM端口，然后在串口调试助手中选择相应的COM端口进行温度的控制。实际的控制功能是在控制过程中先设定一个目标温度，当实际温度高于次温度时，降温继电器开始工作，绿灯亮要求外界进行降温控制，一旦达到目标温度则停止工作；当实际温度低于设定的目标温度时，触发升温继电器工作，红等亮要求外界进行升温控制，当达到平衡是停止工作。
5 结论
本系统中，单片机通过采集温度数据，根据所设定的温度值做出决策，控制温度控制模块的动作，从而实现温度控制，指示灯实时显示当前系统工作状态，并且单片机通过蓝牙模块向电脑发送当前温度数据；PC机通过蓝牙适配器，向系统发送控制命令，设定温控控制阈值，实现了准确调控温度的功能。
参考文献：
[1]王海宁.基于单片机的温度控制系统的研究[J].合肥工业大学，2008：55～87.
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[3]安彬.浅析单片机在温度测控方面的应用[J].信息与电脑（理论版），2011（5）：38～85.
关键词：51单片机；DS18B20；多点温度检测；温度控制系统
中图分类号：TP274文献标识码：B
文章编号：1004 373X(2009)02 186 03
Multi－point Temperature Control System Based on 51 Single Chip Computer
XI Jianrong
(Weinan Teachers University,Weinan,714000,China)
Abstract：A multi－point temperature control system based on MCS－51 single chip computer is designed to solve the inaccurate problem of current temperature control system.Using DS18B20,"1－Wire" digital thermometer,and the component controlled by electric pulse.According to the temperatures got from multi－pointtemperature sensor,it can control heating water circuit and the burning or shutting of the stove.It makesthe room more comfortable and enhances the efficiency of the heating system.
Keywords：single chip computer；DS18B20；multi－point temperature measurement；temperature control system
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。
针对以上问题，利用SST89E564RC单片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性。
1 系统设计目标
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。
2 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。
2.1 控制核心
系统采用SST89E564RC单片机作为控制核心，进行温度采集、信息显示及执行机构的控制。SST89E564RC是美国SST公司推出的高可靠、小扇区结构的FLASH单片机，内部嵌入72 KB的SuperFlash，1 KB的RAM，通过对其RAM做进一步扩展，可满足嵌入系统操作系统的运行条件。
2.2 温度传感器
温度传感器采用Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20。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。
DS18B20的管脚排列如图3所示，其中DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端。
DS18B20内部结构主要由4部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现1根总线上挂接多个DS18B20的目的。
DS18B20温度传感器的内部存储器包括9 B高速暂存RAM和1 B非易失性的可电擦除的E2PROM，后者存放高温度和低温度触发器TH，TL和结构寄存器，该字节第7位（TM）为0，低5位一直都是1，第6，5位（R1，R0）用来设置分辨率，如表1所示。
根据DS18B20的通信协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤：每一次读写之前都要对其进行复位，复位成功后发送1条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500 μs，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60 μs左右，后发出60～240 μs的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。由于DS18B20采用的是单线进行控制与读取数据，因此对操作的时序要求非常严格，否则由于时序不匹配，将无法完成对器件的正确操作。
2.3 控制执行部分
（1） 壁挂炉燃烧系统控制。
控制电路采用了脉冲继电器器件作为整个系统的总控部分，当所有居室温度均达到设定值时，停止壁挂炉的工作。该继电器的特点是：当线圈收到一个脉冲信号后，线圈通电，电磁铁吸合，带动触头闭合接通需要控制的电路，当下一个信号到来后，电磁铁吸合，触头断开，切断被控制的电源，因此其具有自锁和信号遥控功能。由于磁铁的作用，控制脉冲消失后滑片位置不发生变化，保持稳定状态，所以该器件具有功耗小、具有记忆功能。
（2） 居室温度控制。
各居室温度控制在燃烧控制系统工作前提下，根据各居室温度测量返回值，采用上海欧凯电磁阀制造有限公司生产的OK6515自保持脉冲电磁阀控制各回路的通断。脉冲电磁阀采用脉冲和永磁技术，只需通过控制器切换脉冲的电极触点来改变电磁阀的开关状态，当控制器发出电脉冲时，驱动阀芯克服永磁力产生上下移，使阀瓣到位后在永磁作用下处于自保持状态。
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。
