基于单片机的温度控制系统的设计

叶福成　彭森

摘要：当前，我国的单片机的温度控制系统在进行设计时，对温度控制系统的设计研究并不是很深化，但是对于单片机而言，其温度控制系统在进行设计时，能够影响整个功能的运作，是整个设计的关键部位。因此，本文以STC12C2052AD单片机为案例进行分析，其中PT100是进行温传感器的设计方法。在进行设计环节中，主要是对单片机的A/D转换器进行应用，使其进行信号的转化。一般而言，单片机的温度值是需要根据其之前设定和检测结果进行比较得来的，以便能够进行风扇电机的把控，使其在正常范围内进行运转，同时对其工作装置进行全面的保护。因此，本文通过本文对基于单片机的温度控制的设计研究，给温度控制设计提供思路和依据。

关键词：温度；软硬件；程序框图；设计

对于我国的社会发展而言，温度控制系统的应用范围是非常广泛的，比如在家电行业和电子电力等方面的应用。同时在工业行业方面，对其也存在很大的影响，因为人们要对一些的加热炉进行把控，其中还存在对反应炉和锅炉的温度进行检测和把控。运用单片机能够对温度进行高效的把控，还能实现其简化功能，同时对于温度的相应技术指标而言，能够提升其指标，以便保证生产产品的质量和生产规模。

1系统设计方案

本文就STC12C2052AD单片机为案例进行其整体框架的设计。其中，如图1所示，该设计方案由单片机电路，传感器与信号处理电路，风扇控制电路，按键与数码显示电路，电源电路等组成。其中，温度信号的转换是由温度传感器进行的，使其信号呈现为电信号，随后通过信号处理电路使其传送到单片机STC12C2052AD，随后通过单片机内部的AD的作用，得到其温度相对于的数字转换信号，随后单片机将其信号进行温度值的转换，在数码显示管进行相应的温度显示。与此同时，对于如今的温度数值和之前的设定温度值进行科学的对比，可以发现当前的温度小于预先的设定值时，风扇和继电器都不能进行正常的工作，对于当前温度高于预先的设定值时，单片机则发出信号指示至继电器，促使风扇进行工作，从而降低其系统的整体工作温度，以便达到温度的把控效果。

2硬件电路设计

（一）单片机最小系统电路设计

该系统主要是应用STC12C2052AD的单片机进行主控芯片的使用，具有高速、低功耗、超强抗干扰的特点。同时其内部的集成主要有专用的复位电路，存在2路PWM波输出，具备8路的高速8位（10位）A/D转换功能，因此，能够体现其内部资源的繁杂性和抗干扰能力。在本文的设计中，是主要通过内部10位A/D转换实现相应的转化作用。

（二）传感器信号测量与处理电路

对于本次的电路设计中，主要是运用TL431进行电压的调节，同时对于电压调节的还存在电位器RPO，该种电压以4.096V为主，同时通过R、RP、PT进行其测量电桥的构建工作，其中，RP是100Ω精密电阻。对于PT和RP的电阻值而言，两者若是存在不相等的情况，则相应的测量电桥主要形成一个压差信号，该信号通过LM358进行放大，最后输出和温度相负荷的电压信号，同时通过AD转换实现其信号的转化功能。

（三）其他电路

其他电路主要包括继电器控制电、电源电路、按键显示电路、数码电路等等。但是因为在设计过程中，主要存在12V和5V的电压，所以，需要根据电路的实际情况进行芯片IM2576S-5的利用，使其能够进行降压稳压，同时需要将12V电压通过转化使其为5V电压。在显示电路中，主要的显示方式是以串行转并行为主，主要是通过单片机的端口对其的两个串行转并行的芯片进行控制和实现功能的。对于存在的4个独立按键而言，則主要是在单片机的其它端口进行连接接受命令的。对于继电器而言，是需要单片机的P口输出的电压进行其风扇电机的控制，同时保证其风扇电机和继电器在其常闭端口的衔接性，从而实现对其电机的正常运转，对于其控制系统发生故障时，也能够进行工作，同时需要对其设备进行确认，使其能够设备不因为电路故障发生温度升高的情况，从而提升了相应设备的运行安全性。

3单片机软件设计

（一）主程序主程序流程

首先需要对单片机程序的变量进行相应的初始化，同时对AD转换器的寄存器进行相应的设置，对其进行温度控制的上下限值进行控制如果发生温度值小于预先设定的数值时，需要对温度值进行读取，同时保证数值的显示；如果当前的温度大于预先设定的温度上限值时，则需要通过对风扇电机的控制，把控对温度的变化。如果当前温度小于预先设定的下限至时，相应的风扇电机则终止工作，以便保证温度的正常性。

（二）温度测温程序

对于本文设计过程中，其PT输出信号一般是需要借助信号处理电路的作用实现其相应的转化，使其成为直流电压，在设计程序中，一般需要通过对单片机内部AD转换器的运用，使其对电压值的转化，成为数字信号。而温度测量程序则是设置AD转换相关寄存，对于其端口和其它的设置进行设置。其中，AD转换主要是以中断方式为主，对于AD转换处于中断状态时，其会将转化已经完成的位置进行标注，相应的程序则会对标注的位置进行检测，通过ADC_DATA寄存器对其转化的输出值进行读取，从而进行温度值的计算，实现对温度的测量目标。

4结束语

总之，本文在单片机的温度控制系统的设计程序中对PT100进行利用，使其的高速性和抗干扰性能和其相应的内部AD转换功能更佳显著。同时，在系统结构的设计时，保证其结构的简单性和测量精度的准确性。通过数码管准确的显示其温度，对其温度限值进行科学的设置，提升系统运行的安全性。endprint