基于單片機(jī)的溫度測(cè)試系統(tǒng)研究

作者 / 肖凱，廣東電網(wǎng)汕頭潮陽(yáng)供電局

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基于單片機(jī)的溫度測(cè)試系統(tǒng)研究

作者 / 肖凱，廣東電網(wǎng)汕頭潮陽(yáng)供電局

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)化程度的加深，在如今的工業(yè)生產(chǎn)中溫度扮演著一個(gè)非常重要的角色，這個(gè)因素很可能影響到工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，因此應(yīng)該引起生產(chǎn)者的重視。本文基于單片機(jī)對(duì)溫度測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)的研究，由于單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大，而且運(yùn)行速度快、處理能力強(qiáng)、功耗較低，因此使用單片機(jī)作為溫度測(cè)試系統(tǒng)的核心器件是非常有必要的。本文首先整體介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后分別從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行研究，對(duì)于溫度測(cè)試系統(tǒng)的研究提供了一定的方法和依據(jù)。

單片機(jī)；溫度測(cè)試系統(tǒng)；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)

溫度作為工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要參數(shù)已經(jīng)受到了工業(yè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，溫度控制是否嚴(yán)格，將會(huì)直接導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量是否合格，因此需要一個(gè)完善的、嚴(yán)格的溫度測(cè)試系統(tǒng)來(lái)幫助工業(yè)生產(chǎn)提供精度和效率。實(shí)際上，單片機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)之中，單片機(jī)的本質(zhì)就是一個(gè)簡(jiǎn)單的微型計(jì)算機(jī)。它和PC電腦一樣，同樣有CPU、RAM、ROM和I/O口組成的，單片機(jī)功能十分的強(qiáng)大，結(jié)合著它特有的強(qiáng)大的信息處理能力以及快速的運(yùn)算能力，外部只用為它提供供電電壓和晶振就可以完成對(duì)數(shù)字信息的處理和控制功能。所以，基于單片機(jī)的溫度測(cè)試系統(tǒng)的研究是十分有必要的，可以幫助提高工業(yè)生產(chǎn)率和質(zhì)量。

1. 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的溫度測(cè)試系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，作者選擇了AT89S52型號(hào)的單片機(jī)作為主機(jī)，然后配合著其他器件，比如DS18B20型傳感器、變送器、A/D轉(zhuǎn)換器等，可以基本完成本次研究，而且起到非常好的溫度測(cè)試效果。圖1是本系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

■2.1 元器件的選擇

（1）傳感器

溫度作為測(cè)試的一個(gè)重要參數(shù)，通過(guò)傳感器將電信號(hào)和溫度進(jìn)行數(shù)值上的轉(zhuǎn)換，本次研究采用的是DS18B20型號(hào)的數(shù)字溫度傳感器，它是一款智能化、高效率的溫度傳感器，配備有專(zhuān)門(mén)的微處理器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、化學(xué)、制造等多個(gè)領(lǐng)域。

（2）單片機(jī)

單片機(jī)作為本次溫度測(cè)試系統(tǒng)的核心，它的選取非常重要，合適的單片機(jī)會(huì)達(dá)到事半功倍的效果，倘若型號(hào)選擇出了問(wèn)題，將會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果甚至導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。因此選擇一個(gè)合適的單片機(jī)，需要我們綜合考慮各種因素，比如經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、性價(jià)比高、工作性能好、穩(wěn)定性強(qiáng)等，最主要的是應(yīng)該滿足本次研究所需。基于以上考慮，本文選取AT89S52型號(hào)的單片機(jī)作為主機(jī)，不僅可以滿足研究需要，也非常的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

（3）液晶顯示器

液晶顯示器作為一種人機(jī)交互的界面，它可以很清晰、直觀的反應(yīng)出測(cè)試相關(guān)參數(shù)的數(shù)值和變化情況，它是利用電流刺激液晶分子產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的點(diǎn)、線、面，然后配合著燈管形成不同的畫(huà)面呈現(xiàn)在我們的面前。本次設(shè)計(jì)選取了我國(guó)自行研發(fā)的FM12232B型號(hào)的液晶顯示器，這款顯示器可以滿足本次設(shè)計(jì)要求，而且穩(wěn)定性好、操作方便、價(jià)格實(shí)惠。

■2.2 硬件電路設(shè)計(jì)

此系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面：其一是測(cè)溫控制電路的設(shè)計(jì)，其二是主控制電路的設(shè)計(jì)。硬件電路以AT89S52型單片機(jī)為核心，然后結(jié)合預(yù)置數(shù)字電路和報(bào)警電路共同構(gòu)成了該系統(tǒng)的硬件單元，外部供電電路主要有主控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要包括三個(gè)部分溫度采集測(cè)試電路，溫度信號(hào)放大電路，LED顯示電路。

3. 系統(tǒng)軟件設(shè)汁

本次溫度測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分采用了Keil軟件，根據(jù)前文的硬件設(shè)計(jì)部分，相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)在進(jìn)行程序編寫(xiě)的過(guò)程中要把整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分割，采用模塊化的方式進(jìn)行程序編寫(xiě)，這樣可以把一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，有利于問(wèn)題的解決。最后把這些子程序進(jìn)行整合，由主程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

■3.1 溫度采集程序

在溫度采取這一部分，本系統(tǒng)采用DS18B20傳感器自帶的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)對(duì)溫度變化進(jìn)行樣本采集。采集函數(shù)是

unsignedint Read Temperature，此函數(shù)在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中要經(jīng)過(guò)一系列的操作，比如溫度傳感器清零復(fù)位、開(kāi)啟溫度轉(zhuǎn)換器，待溫度轉(zhuǎn)換器打開(kāi)之后在重新設(shè)置溫度傳感器初始值，然后讀取序列號(hào)，最后再讀入溫度的最低值和最高值，送入處理器進(jìn)行計(jì)算和處理。

■3.2 LED顯示模塊

基于單片機(jī)的溫度測(cè)試系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)的LED顯示模塊，在連續(xù)顯示的情況下，需要保證每一位在輸出二進(jìn)制代碼的時(shí)候?qū)?yīng)的內(nèi)容完全相同。倘若要顯示不同的內(nèi)容，應(yīng)該采用輪流顯示的LED方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這時(shí)讓某一位字位線于某一時(shí)刻處于導(dǎo)通狀態(tài)，保證其他各位是關(guān)閉狀態(tài)，這樣就能達(dá)到對(duì)應(yīng)的效果。

■3.3 溫度測(cè)試程序

系統(tǒng)在監(jiān)控過(guò)程中對(duì)溫度的檢測(cè)會(huì)存在一定的誤差，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與實(shí)際不符，比如說(shuō)在不同的溫度和壓力值下，測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)有所不同，因此需要改變測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)的溫度和傳感器的輸出電壓值存在一定的曲線關(guān)系，并且是非線性關(guān)系。出現(xiàn)這種情況，需要通過(guò)查表法和計(jì)算法來(lái)確定對(duì)應(yīng)電壓下的溫度值，然后對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理。

4. 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的以單片機(jī)為核心的溫度測(cè)試系統(tǒng)方案可行，而且具有一定的報(bào)警功能，當(dāng)溫度過(guò)高，超過(guò)預(yù)先設(shè)置的閾值，就會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒操作人員對(duì)及時(shí)的調(diào)整溫度，防止情況惡化，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)起到非常有利的作用。這個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，可以在眾多工業(yè)環(huán)境中引入該溫度測(cè)試系統(tǒng)，如鍋爐溫度測(cè)試或者實(shí)驗(yàn)室儀器溫度測(cè)試等，作者預(yù)測(cè)這個(gè)溫度測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用前景非常的好，應(yīng)用范圍也很廣，具有很實(shí)用的商業(yè)價(jià)值。

＊ ［1］夏志華.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)［J］.煤炭技術(shù)，2013

＊ ［2］馬麗麗等.基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代儀器，2012

＊ ［3］柴恒蕾.基于單片機(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2011

＊ ［4］劉文濤.單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005.