基于单片机的温度控制系统

黄彦

摘 要：时代的发展伴随着科技的创新，特别是对于很多行业而言，自动化、智能化也是它们目前发展的主要趋势。以温度控制为例，温度控制是工业、电力、冶炼等多个行业至关重要的控制流程，而传统的温度控制及数据收集往往是通过人工手段，不但需要通过繁琐的流程，更需要人员具备更高的技术水平，也让温度控制效率受到影响，特别是收集数据的真实性与准确性，往往难以证实。

关键词：单片机 温度控制 研究分析

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（c）-0007-02

自动化的理念普及也让温度控制智能化实现更进一步，比如利用AT89S51单片机与PC机的通信机制，根据一般不同线程的串行通信理念，将与上位机通信方式进行深入研究，同时保证无需现场监察，实现了对生产现场温度的自动化、智能化、现实化等多元化的监测，同时保证自行调控及科学报警反馈。而且根据研究结论显示，整个体系的投入资金较少，而且运用较为简便，适用性强，因而可以作为多数人正常工作、生活以及科研方面的运用技术。而就此，笔者将通过该文，将从基于单片机的温度控制系统入手，将进行具体的分析与探讨。

1 单片机基本控制原理及基础组成

温度管控与数据收集一般是根据规划位置及范围落实温度即时获取，同时即时取得且记录相关温度数据，从而保证在温度的智能化范畴内完成科学管控、调整，从而保证温度范围不会超出规划范围。而主要的系统模块类型涵盖温度管控范围制定、温度检测、升温调整、数据收集、录入、数据表示及高温预警等多个模块构成，而具体控制范畴的温度一般以温度传感设备取得以得到准确数据，然后通过AT89S51单片机，从而取得传感设备反馈的电压数据，并且以串口输送方法输送到可携带电脑中，由后者的上位机软件实现电压信息转为温度数据，同时进行详细的时间线排布，并且通过液晶屏幕展示，且完成数据存档。此外，上位机软件同时还会根据温控范畴及运算规则，自行判定当下控制目标位置的温度是否满足规定的指标范畴，并经由串口反馈调控命令给AT89S51单片机，而后者则按照具体的调控命令自动调控继电器运行命令，同时明确是否需要以加热设备对所控目标范围进行加热，从而保证温度升高至预期范围，而以上控制流程也是闭环控制的流程。当然，若是所控目标范围温度未能在规定的周期内调至温度至预期标准，则上位机软件则会相应反馈预警命令至AT89S51单片机，同时由后者启动蜂鸣设备进行预警。

2 单片机各个电路模块设计

2.1 硬件模块设计

2.1.1 串口通信电路

对于AT89S51单片机，一般串口类型分为RXD与TXD两类，而电脑主机也同时对应一样的端口。因而只要将对应的串口进行连接，就可以完成两者之间的数据交换通信，从而保证数据的管控、收集等操作实现。当然针对单片机的TTL逻辑电平值为的2～5 V与0～0.8 V，无法与电脑的标准高低电平指标进行匹配（即-3～-25 V与3-25 V），因而则要根据MAX232串口芯片完成彼此的通信线路关联。具体连接方式为：将单片机上TXD引脚连接MAX232的第二个电平转换设备的输入引脚T2IN（10管脚），而通过具体转换，由T20UT（7管脚）的输出电平数据到达计算机RXD端口。相对而言，计算机TXD端口则主要连接到MAX232上的R2IN（8管脚），然后采取电平转换操作，则由R20UT（9管脚）将数据直接由单片机RXD端口进行反馈。

2.1.2 温度信号调整线路

温度信号调整线路一般是依靠K类热电偶的特征完成规划。因为这类热电偶运用温度范畴就是其工作温度范畴，即-200 ℃～1 200 ℃，具体输出电压指标为mV级，因而，温度信号调整线路主要涵盖放大、滤波及冷端补偿等多种电路。此外，热电偶测定的冷端补偿，该次研究主要是以软件补偿为主[1]。

2.2 软件模块设计

2.2.1 基础软件

单片机主要作用在于信息收集、反馈、管控，而这些作用也可以根据各类程序模块达成，按照具体落实相关功能，单片机的软件制定模块则能够划分为收集管控及串口通信两类。基于测控体系特征，根据特性完成调控、A/D转变的输入温度数据，同时主程序内部运用查询方式可以实现不间断反复收集。在编程实现时，则按照温度反馈情况，配合K类热电偶的温度范畴，运用极限判定发实现反复滤波，从而从根本上去除干扰因素，从而保证资料收集的安全性及现实性。当然，判定通信模块反馈的加温命令，可以即时完成继电设备管控加温操作，以保证控制位置温度达到预期的指标。串口通信模块则是以信号或管控指令等多种方式实现通信输送。即每次间断50 ms下达对应的指令信息，并且需要在单片机中完成信息传输。若是调整温度管控范畴等相关数据时，由上位机优先发布指令串，再输出信息资料，串口通信模块则分析指令串与参数信息提前判定调整的温度范畴数据是否满足要求，若信息有误，则对上位机反馈相应的错误报告，如果无误，则进行管控收集工作。

2.2.2 串口通信模块

数据通信程序使用计算机Com端口与单片机通信，在Visual C++6.0中利用Windows API接口函数编程实现。根据通信协议，上位机软件使用WriteFile（）函数将控制命令传送给单片机，单片机在后续进行循环采集、发送，将数据送至计算机串口缓冲区，上位机软件以缓冲区中有数据到来为判断条件，采用中断方式，使用ReadFile（）函数，即时将缓冲区中的数据取出，进而进行即时保存及显示。同时，串口通信模块循环监测信号控制模块送来的控制命令，以确保即时将控制命令传送至单片机[2]。

2.2.3 参数存入模块

参数存入模块一般是基于SQL数据库完成构建，即在串口缓冲位置取得中对于参数同时进行即时记录，收入到数据库。一般是结合VC++软件的ADO Data及DataGrid两类控制插件以达到数据关联和相关数据调用的目的，而两类控制插件的作用也存在差异性，前者一般是用作关联与适配数据源，而后者则用作调用、翻阅、检索数据库的目标数据资料。此外，要最大程度提升数据库的连接效果，则应当适配ODBC数据源。

2.2.4 即时数据表现模块

即时數据表现模块的重要作用在于即时地测温度参数，从而帮助工程人员随时获得控制目标位置的温度改变特点，同时按照具体的状况，即时完成温度调控及研究。

2.2.5 信号管控模块

信号管控模块一般是在控制面板上设定温度管控的极限及对应的预警周期。特别是被控位置的温度高于极限，则信号管控模块会自动凭借串口信息输送温控指令给单片机，从而达到远程管控加温设备目标位置升温，并且即时测定在串口通信模块受到温度数据，若温度已经达到指标范围，又由通信模块对单片机反馈控制指令，同步完全终止对应位置的升温。若控制位置的温度长期高于预期的温度极限，则信号控制模块则会将警报信号反馈给单片机，从而启动报警，提示相关操作人员到操作现场进行检测[3]。

3 结语

综合而言，用单片机实现温控与数据收集是完全可行的，而该文中的系统主要优势在于研发资金少、高精准度、高安全性、操作便捷、拓展功能强大，而且适用范围广泛，可以满足各类工业生产环境。

参考文献

[1] 陈勇，许亮，于海阔，等.基于单片机的温度控制系统的设计[J].计算机测量与控制，2016，2（2）：77-79.

[2] 杨晶，王铁滨，孙珊珊，等.模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用[J].软件工程师，2013，7（7）：30-32.

[3] 夏志华.基于单片机的温度控制系统的研究与实现[J].煤炭技术，2013，2（2）：31-32.