具有红外保护的温度自动控制系统设计

黄家伟

摘 要 随着科学技术的发展，为提高社会生产力，进而进行更科学合理的生产，使得红外保护的自动控制系统进入人类的视线。当今时代的电子产品种类多，但普遍存在质量差的问题，研发一种新的、准确的温度控制系统就显得尤为重要。电子行业的迅速发展，计算机对人们的作用已经不可替代，能准确实现控制温度的效果，这样的系统准确率高，成本降低，能实现电子化操作，操作更为简洁便利，产品的优势也就凸显出来。本文通过提出温度自动控制系统的理论原理，为将来的实践工作提供理论基础，具有重要的实践意义。

【关键词】红外保护 温度自动控制 系统设计

1 温度自动控制系统介绍

温度自动控制系统是可以节省人财物力，且方便实用的自动控制系统，能及时根据室内外温度的细微变化做出反应，反应程度与该系统的温度显示器相连，准确可行。目前，温度自动控制系统有单表显示与多表显示两种，单表显示器功能单一，控制简单易行，且智能化较低，多表显示器功能更齐全，智能化程度高，能适应飞速发展的技术水平的要求。在电子产品密集发展的大背景下，电子产品的温度性能不稳定成为普遍现象，这就对温度自动控制系统提出了更高更优的发展要求。配合单片计算机系统，从产品外围设计到内部元器件的选择都要严格遵守温度控制系统的要求，最终实现对系统的核心部分进行自动控制。温度自动控制系统采取的元器件都是普通易得的，这便大大降低了产品维修的难度和成本，节省了维修经费。总的来说，温度自动控制系统是一个简单的、可靠的、推广范围广、极受欢迎的应用系统，可以便捷生产，造福人们生活。

2 具有红外保护的温度控制系统工作原理

自动控制系统分为开环控制、闭环控制和复合控制，温度自动控制系统是一个闭环控制系统，具有信息反馈的功能。反馈控制是集负反馈和反馈的信息差进行中反馈的控制系统，控制过程闭合。红外线保护具有人体检测的功能，红外保护是借助温度的变化从而实现对人体的保护功能，当人进入该系统装置的控制范围，该装置会接收到大于设定值的红外线，由此会导致系统发出安全警报。红外保护的系统对红外线十分敏感，一旦接收到特殊红外线，系统便会处于报警状态，从而保护系统内的人和物。例如烤炉的温度自动控制系统，根据烤炉自身的温度和给定的温度达到理想的温度，一组温度差在烤炉的电源接通后，电炉就会迅速加热供给热能，并且能在加热过程中改变热能传输的速度与能量的大小，达到规定的温度时，红外线大于输入界限便会发出警报，烤炉便会降低热能的释放，显示保温状态。

3 具有红外保护的温度控制系统设计

通过对该系统的技术分析可知该系统采用部分拼接为整体的方法，按照各个部分功能的不同来设计不同的部分，大致分为电源、数据采集部分、信号转换、红外人体检测、中央控制等部分。

3.1 电源设计

对于系统来说，系统电源的选择对该保护系统至关重要，系统电源设计是整个系统运转的根本，系统运转的基本条件是对外部环境的基本供电。电路的基本设计是把交流电变成直流电，主要运用二极管的单向导电性、电阻与可变电阻、电容器这些基本元件，从而达到系统设计对超长蓄能电源的要求。

3.2 數据采集设计

对其数据的主程序进行分析可知，先对采集进行其数据分析，进行开始的程序使其单片机初始化，而后进行中断禁止以设置0端入口使其电路进行保护状态。而后对电路设计成#60H的寄存器的数据存储器设计其初始值。使得其spi的总线保持其初始化，接着通过利用AD7706的时钟寄存器以保持转换速率为一定的值。先对其控制寄存器零校正，以达到对控制寄存器的满度设置，从而达到对数据的采集处理，而后记录并存储数据。

3.3 信号转换设计

通过现有的技术资料可知，使用LM35电路可以将温度信号通过电压的形式传达出来，对其电路的输出电压应当在负500到正1500毫伏之间，而且使其电压与温度呈现其线性相关的关系。要点亮发光二极管， 但是LM35有一定的缺陷，LM35输入端的提供电压与其输出电压远远没有达到其额定的电压，所以根据此问题需要放大其输出信号。选择正确的放大电路对信号转换至关重要。选择共射放大电路中的共基极电路使其用最小的功率获得放大电压。

3.4 红外人体检测设计

在人们生产生活这一领域中，被动式热释电红外探测器具有较多的优势之处，如价格低廉、性能高且稳定，这使得红外保护系统运用广泛，这种温度保护基于人体温度37.3-37.6的基础上，人体这一温度会发射出特定的波长约为10um的红外线，检测系统靠检测这一特定的波长与已知波长进行对比而工作。菲尼尔滤光片采集人体特定的10um左右的波长聚集至红外检测感应源上，这一感应源大多数采用热释电原件，在接受到人体发射的特定波长以后会导致电荷失去原有的平衡，而打破这一平衡以后，这一原件会及时应答，向外部环境释放电荷，刺激后续的电路。在电路中的检测加工处理后就会产生报警信号，这一保护系统的保护安全性较高，且作用较为稳定，有利于安全系统保障人体的安全。红外保护系统基于菲尼尔滤光片的适用环境多的基础上，可以实现不同场合的监控，应用较为广泛。

3.5 中央控制设计

中央控制系统采用AT89C51，是整个系统的核心，作为主要控制系统，它控制其他部分完成整个系统的正常运转。该芯片由美国Atmel公司生产，采用Flash储存、Dip封装，是目前世界上最普及的单片机，该单片机的工作范围为2.7-6v，频率为0Hz-24mHz，比其他单片机具有灵活性，工作适应性也较为广泛。设计该系统必须选用安全等级较高的加密手段，这样才能保证重要的系统信息在工作时不被盗取或停止工作的异常状态，该单片机的数据总结口是三态双向口，直接用于对外部储存器的操作。通过此中央控制设计，使得红外线温度控制系统具有更加高效、快捷的功能。

4 具有红外保护的温度控制系统的优缺点

红外保护的温度控制系统具有自动、便捷的特点，运用在生活中能提高人们的生活品质，运用在生产中能节省人财物力，并提高产品质量，多表显示系统提高了系统的控制精度，多表显示的控制系统专业化总体提高。由于增加了系统的设计复杂性使其专业化程度较高要求其生产劳动力的要求大大提高，也为产品的后续维修带来了麻烦。闭环系统本身具有很强的抗干扰能力，除了系统的输入值，中央处理器不会对其他数据进行多余的处理，超强的抗干扰能力能在很大程度上增强电阻器显示表数据的准确性。参数是温度自动控制系统中最关键的要素，而具有红外保护的温度控制系统由于对参数变化不敏感，有利于该闭环系统的稳定性，减小系统崩塌的可能性。该温度自动控制系统，通过中央处理器能有效地记录温度的输入值和输出值，能模拟出动态的变化情况，更直观的显示温度的变化趋势。而正是由于这些优点也造就了闭环系统中参数的片面问题，参数是系统运行的前提，参数的选取至关重要，一旦参数选择不准确或错误，系统便可能会面临崩溃，造成严重的损失。而动态变化也提高了该温度自动控制系统的控制精度。具有红外保护的温度自动控制系统在红外线不存在时便无法对该自动控制系统进行保护，无法保障系统的稳定运行。

5 总结

现代世界朝着电子化转型，生产出一款自主制造的自动化控制系统就显得十分重要。在硬件的运用上，这款产品采用了通用型的标准，实现维修简便，操作简单等目标，使得产品的运用更为简单。AT89C51单片机，在软件上充分利用其功能强大的特点，实现对信息处理的准确把控，有利于降低操作人员的困难程度，趋于便利化，以至于提高生产效率，且对于温度有较高的准确测控，提高实际生产效率。该设计也存在一些不足之处，但不失于是一个很好的推广办法，其高性价比大大节省了劳动力的投入，具有重要的理论意义。

參考文献

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作者单位

山东巨野县第一中学 山东省巨野县 274900