单片机温度控制系统范文10篇

一、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。

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℃；

摘要：单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮在全社会大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文用80C51单片机自制了一个温度控制系统，重点介绍了该系统的硬件结构及编程方法。

关键词：单片机、温度传感器、模/数转换器

一、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。

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：

一、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。

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℃；

摘要：单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮在全社会大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文用80C51单片机自制了一个温度控制系统，重点介绍了该系统的硬件结构及编程方法。

关键词：单片机、温度传感器、模/数转换器

一、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。

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概述单片机技术

单片微型计算机，也就是我们常说的单片机，它是指一种集合了CPU、RAM、ROM、I/O接口和终端系统等部件一体式计算机。这种计算机拥有小巧的外观和强大的功能。在电源和晶振的共同作用下，单片机可以快速并且精准的处理需要处理的各种数字信息。从单片机这些年的发展过程分析，单片机的产生和发展和集成电路技术的联系十分紧密。相比较于一般的计算机来看，单片机不仅体积小、能耗低，而且具有很高的性价比。单片机的主要作用是可以对工作条件做出改善和对工作效率进行提升等等。当工作任务比较危险时，就可以使用单片机对危险系数进行把控，使其降低。

2温度控制系统设计中单片机的应用分析

2.1温度控制系统的硬件结构组成及开发。就温度自动控制系统而言，功率控制及温度测量为其硬件组成非常重要的两个部分。在设计温度控制系统的时候，单片机一般会被选为主机。在配备好两路传感变送器、多路开关、D/A转换器、V/I转换器等这些部件以后，温度控制系统就可以发挥出控制系统温度的功能了。之前我们了解到，单片机同时拥有准确性、可靠性和安全性等特点，所以温度控制系统的主机使用单片机，能够最大程度的对温度控制系统的可靠性和安全性做出保障。在温度测量部分这个硬件构成部分当中，将信号通过既定方式转换为电路：根据不同的控制对象选用相对应的温度传感器，从而将物理信号，通过传感器转化为电信号，便于8051单片机进行处理。电路通过信号进行处理：通过传感器的转化，从而产生的电信号，通常来说为较小的电压信号，由于控制器精度有其既定的范围，不可能直接到达A/D，所以说就要对较小的电压信号进行适当放大。该系统利用了电路图如下的程控差分放大器。见图1。程控差分放大器A3，其主要是利用AD844；差分放大器和传感器的匹配以及小信号的测量精度，通过前置放大器A1产生改变；其射级跟随器A2，有效的将差分放大器及D/A的缓冲和匹配得以实现；所有数控基准电压源其输出电压最大不得超过2.5V，是因为小于1.2V的基准电压源获得较为困难，所以说将16位D/A转换器MAX542组合成为所需的数控基准源，2.5V/216≈0.04mV为其最小分辨率；差分放大器其放大的倍数根据传感器所输出的电压信号范围进行确定，这样，所有程控可变增益差分放大器得以产生。采用此程控放大电路，使得传统程控放大器的缺点得以克服，同时还有很多有点，如容易控制、精度较高等，所以说整个系统的各类精度都有了非常显著的提升。一般来说，温度自动控制系统，其软件算法是通过τ（对象的纯滞后时间）/Tm(对象的惯性时间常数)来进行确定，通常情况下，若使用PID算法进行控制时，则τ/Tm需小于0.5；使用达林算法进行控制时，则τ/Tm需大于0.5。在该系统的使用过程当中，不同的控制对象可采用不同的算法进行，所以说该控制系统，其灵活性大幅度提升。因为在工业控制其过程当中，纯滞后性、非线性是很多被控对象的普遍特点，若采用PID算法进行控制，要想使其控制能力良好则较为困难，所以说本篇文章对达林算法进行重点研讨，利用达林算法，能够使纯滞后性以及非线性对象的控制达到理想的效果。2.2提高温度控制系统的工作效能。上文中，我们对目前温度控制系统中进行温度控制的方式进行了列举，它们主要包括三种，分别是闭环控制系统、引用FPGA/CPLD技术和单片机与高精度传感器的方式。前两种方式的缺点包括建造成本高、维护难度大和实用性差等。然而如果把单片机和高精度传感器结合到一起，这些缺点就可以被弥补了。随着计算机技术的不断发展，温度控制系统中使用单片机来发挥温度控制的作用，所消耗的经费会比较少。另外，使用单片机处理各种信息，还能够提高处理数据的可靠性和准确性。从系统维护方面来看，温度控制系统中选择单片机也比较便利，通常来看，只要能够做到日常维护核心处理部分就足够了。2.3实现软件功能。在目前大多数的温度控制系统开发过程中，都是使用C语言、C++语言、C#语言等计算机编程语言，这样才能够发挥出预期功能。同时，计算机语言还可以帮助温度控制系统对主要功能进行分模块的管理。在生产温度控制系统的时候，主程序通常会优先操作单片机收集到的数据，然后以这些数据作为判断的依据，进而帮助我们选择需要的子程序。同时，这些被转换的数据会被传送到单片机。随后，单片机就会以十秒一次的速度操控温度信息，然后对这些信息进行实时处理。得到对比分析的结果以后，温度控制系统就会自己做出调节。这样一来，温度控制系统的最主要的功能就可以达成了。我们可以从此温度控制系统的构成部分看出，此设计最显著的特点是其具有良好的开放性，这样，在软硬件的重新配置及功能扩展方面更加方便，与此同时，其应用系统也可灵活的进行构造。

3结语

通过文中的分析，我们不难发现，单片机对于温度控制系统的设计开发来说，应用价值巨大。那些传统工业技术解决不了的难题，单片机技术都可以通过自身性能所发挥出来的优势进行规避。在工业工程设计过程中引入类似于单片机技术这类的高效计算机技术，能够为我国的工业工程发展提供重要推动力。

人工智能发展的大环境下，企业用人单位对毕业生的实践创新能力、自主学习能力、团队协作能力都提出了新的要求。重视对高职院校学生实践创新能力的培养，提高他们的就业竞争力，培养高技术技能型人才，既是时展的需要，又是高职教育恒久不变化的话题。把培养学生的实践创新能力作为教育教学的主要方向，改变原有的教学观念［1］，充分调动学生学习的积极性和主动性，鼓励学生开动脑筋去探索、去研究，激发他们的创造性和创新精神，培养团队协作和实践动手能力，让课堂教学在创新社团延续下去，鼓励和支持大学生尽早参与科学研究、技术开发和社会实践等创新活动，为学生今后的成长成才做好引导和铺垫作用。

1创新社团简介

大学生电子设计创新社团的建立以锻炼和提升学生的综合能力为出发点，是以学生开展专业技能活动、开启头脑风暴、碰撞思维火花、锻炼自身研究探索能力、沟通协调能力和人际交往能力为主要宗旨，立足于提升学生的专业技能和自我管理、自主学习的能力，以项目任务为载体，按照项目要求教师进行有针对性的知识点分解讲授，充分发挥老生带新生、小组讨论学习的模式方法，让学生直接参与到每个项目的设计、选型、制作、调试中。教师最终根据电路功能状态以及其他标准来进行评定。一个学期完成一定数量的设计项目，期末时候进行综合考察评定，选出优秀学员进行鼓励鞭策。每个项目以一定的周期为限，学生在有关知识点内容的基础上，自主的查找资料、分头研究仿真模拟测试结果、讨论涉及项目的方案、器件材料的选择，查找项目的最新资料信息，查阅项目已有的传统方案，加以推敲研究改进创新，设计出更为优异的东西，为各类电子设计大赛、今后的毕业设计、进入更高一个层次学校的学习或者踏入工作岗位以后从事开发设计提供锻炼培养的机会，这是建立学生创新社团的主要目标，也同时解决了学院各级各类技能竞赛的参赛组队、参赛成绩等的实际问题。大学生电子设计创新社团最为注重的是学生实践创新研究的过程。不断提高学生的自我学习能力、团结协作能力和组织实施能力。鼓励学生在专业课程的学习过程中，从自身所长与兴趣出发，积极参与实验实践活动，引导学生探索、研究和创新［2］，提出自己的创新观点与见解。同时为了加强学生对社团的主人翁意识，在项目经费的使用问题上让学生也参与进来。对自己做的每个项目做费用预算，严格规划社团经费的开支，公开账目明细，对社团每年的开支做相应的预算，学会在自由支配的基础上统筹规划，老师既能够起到统筹管控的作用又能够给学生一定程度的自由发挥空间，让学生自己做社团的主人，不仅锻炼学生金钱管理能力和资金规划能力，更激发了他们的积极主动性［3］，充分发挥他们的聪明才智，为今后学生踏入工作岗位或自主创业、自我生活规划奠定基础。

2实例说明

根据所在高职院校创新社团的实际实施过程，选择以《太阳能热水器温控系统》项目设计为例，简单阐述学习教学流程。太阳能热水器温控制系统是一个比较典型的检测控制应用电路，能够实现对水温的检测、信号处理、以及实现水温加热的控制系统。教师评分标准就以整体功能实现状况、精准度和误差率如何以及是否满足检测、控制的要求来判定。课前，学生自主选题或教师指定项目内容，选择了应用较为广泛的太阳能热水器中温控系统为本次项目的课题，该项目涉及知识点包括:《模拟电子技术与应用》中要讲授的电源电路、报警指示电路;《单片机技术与应用》中涉及的主控电路;《数字电子技术与应用》中的数码显示电路制试点内容;以及其他包括传感器等可以让学生自我搜集材料、自主学习、自我拓展的相关知识点内容。课中，不同课程的专任教师将相关知识点给学生进行讲授提点。如《单片机技术与应用》任课教师将书本材料中的传统芯片8051及构成的主控电路相关内容进行介绍，并留一定拓展内容和思路给学生进行自主学习，引导学生查找相关资料和手册对比传统的80C51、80S52芯片，选用较为先进、编程灵活、控制简单的新型主控芯片，让学生在掌握基础知识的前提下更重要的是根据自身的不同学习能力和理解能力选择最合适的进行学习;《模拟电子技术与应用》老师将常见的电源电路结构原理和报警指示电路进行总结概括分享，引导学生根据实际项目的要求进行适当的改进和修正;每个教师的课时根据内容量有所不用，《数字电子技术与应用》老师也根据项目内容将课本材料中的LED、LCD的构造和原理进行讲授指导，让学生学会选择适当的显示设备。课外，学生在对该项目有一定程度的了解和掌握基础上，查找相关文献网络资料，消化老师所讲授的每个环节的知识点内容，同时进行拓展创新，并且根据项目需要自主学习选择市面上比较成熟的温度传感器DS18B20采集温度变化信号，之后进行电路图的设计及仿真，利用仿真软件调整电路的设计中可能出现的线路故障、电容电阻等元器件参数选择不合适等状况;在此基础上学生采购元器件或在已有的元器件仓库中寻找自己需要的合适元件进行实物制作安装;实物制作完成之后通过烧录编译控制算法观察最终调试结果;对控制精度要求较高的同学则会不断地对算法进行研究和改进，在这过程中，学生提升了自己的设计和逻辑能力。个别同学制作的太阳能热水器温度控制系统的实物电路板，还紧密联系社会实际，创新地提出了多机通信接口，为完善的人机交互界面提供了可能。也有的同学在对主控芯片的选择上进行了一番调研，选用的核心主控芯片STC12C5410ADSOP28价格合适，功能完善。综合学生的设计电路，在太阳能热水器温控系统这个项目中有显著的三个设计的优异之处，分别体现在:一、主控芯片的选择。常见的温度控制电路大多采用AT89系列作为控制芯片，社团的章同学和其他两名同学选用了STC12C5410ADSOP28单片机，该单片机对传统8051系列的功能具有良好的兼容性，同时还有具有诸如功耗低、价格低廉、抗干扰能力强、易于开发、实现在线编程容易等的优点。二、电源电路的设计。在我们常见的电路中电源电路常采用交直流转换的整流稳压电路，但是这种结构要求固定安装，并且占空间而且笨重，不利于电路系统的整体安装和调试。在陆同学和其他几名同学的控制电路电路中，他们选用了已广泛应用于手机、便携式电脑等的USB接口供电，USB供电体积小、重量轻、便于携带，调试和操作起来也很方便便捷，并且接口及数据线的通用性好，是一个供电电路的不错选择。三、数码显示电路及按键电路的设计。传统的电路中常常采用矩阵键盘方式设计键盘控制电路部分，通过软件编程实现数码显示。而键盘往往数量多、所占面积较大。创新社团的孙同学和其他几位同学设计的控制系统则完全不同，他们通过将单片机上的数模转换I/O端口直接连接数码显示，同时设定了两个按键控制温度调节，大大缩小了电路板的面积，简化了电路结构，使电路的集成度得到了较大地提高［4］。可以发现，在这些细小的改进上学生们动了脑筋，也花了心思，只有通过大量的资料查找阅读和理解才能够有这么出彩的设计创新，这样的举动就已经达到了创新社团建设的根本目的。

3总体设计构造举例

[论文关键词]单片机温度控制

[论文摘要]以单片机为基础，分别以轿车温控系统和贮液容器温控系统为例，阐述单片机在温控系统中的应用原理。

一、单片机在贮液容器温控系统中的应用

该系统中以贮液容器温度为被控参数，蒸汽流量为控制参数，输入贮液容器冷物料的初温为前馈控制，构成前馈一反馈控制系统。发挥前馈控制和反馈控制的各自优势，将可测而不可控的干扰由前馈控制克服，其他干扰由反馈控制克服，从而达到控制贮液容器温度。满足工艺要求的目的。

（一）硬件设计。选单片机AT89C51为主机，配以两路传感变送器、多路开关、A／D转换器、D／A转换器、V／I转换器、调节阀等实现对贮液容器温度的自动控制，同时还设有报警电路、键盘和显示电路。系统在稳态时，贮液容器的温度恒定在工艺要求的数值不变。当冷物料的初始温度与其设定值相比发生变化时，如果变化很小，将完全由前馈控制来克服这一变化给系统带来的影响；如果变化大，前馈控制不能完全克服这一变化给系统带来的影响，反馈控制则开始动作。当冷物料的初始温度不变，而由其他干扰引起贮液容器的温度发生变化时，只有反馈控制动作，最终使系统重新达到稳态。

1．前向通道的设计

【摘要】

本文介绍了一种空调机温度控制系统。本温度控制系统采用AT89C51单片机收集数据，处理数据来实现对温度的调控。主要过程如下：利用传感器将非电量信号转换为电信号，转换后的电信号再进入A/D转换器转换成数字量，传送给单片机进行数据处理，并向外围设备输出控制信号。由LED实时显示被控温度及设定温度，使系统应用更加方便、直观。

【关键词】单片机、A/D转换系统设计系统调试

绪论

单片机利用大规模集成电路技术把中央处理器和数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统。而现代的单片机则加上了中断单元、定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。

第1章单片机空调控制系统

[论文关键词]单片机温度控制

[论文摘要]以单片机为基础，分别以轿车温控系统和贮液容器温控系统为例，阐述单片机在温控系统中的应用原理。

一、单片机在贮液容器温控系统中的应用

该系统中以贮液容器温度为被控参数，蒸汽流量为控制参数，输入贮液容器冷物料的初温为前馈控制，构成前馈一反馈控制系统。发挥前馈控制和反馈控制的各自优势，将可测而不可控的干扰由前馈控制克服，其他干扰由反馈控制克服，从而达到控制贮液容器温度。满足工艺要求的目的。

（一）硬件设计。选单片机AT89C51为主机，配以两路传感变送器、多路开关、A／D转换器、D／A转换器、V／I转换器、调节阀等实现对贮液容器温度的自动控制，同时还设有报警电路、键盘和显示电路。系统在稳态时，贮液容器的温度恒定在工艺要求的数值不变。当冷物料的初始温度与其设定值相比发生变化时，如果变化很小，将完全由前馈控制来克服这一变化给系统带来的影响；如果变化大，前馈控制不能完全克服这一变化给系统带来的影响，反馈控制则开始动作。当冷物料的初始温度不变，而由其他干扰引起贮液容器的温度发生变化时，只有反馈控制动作，最终使系统重新达到稳态。

1．前向通道的设计

摘要：智能鱼缸控制系统以STC89C51单片机作为核心控制模块，与BT04-A蓝牙模块、电源模块、光照模块、增氧模块、恒温模块、自动换水模块、按键模块、数码显示及报警模块相结合，完成对鱼缸的精确控制，使水族有更好的生存环境。通过温度传感器实时采集鱼缸水温，并由数码管显示，以便随时直观方便地掌握鱼缸的温度状况；同时系统还可以实现增氧、增强光照、自动换水、自动投食功能。系统设计了两种控制方式，一是手机app蓝牙控制，二是按键控制。

关键词：单片机；蓝牙技术；手机APP

1系统总体设计

智能鱼缸控制系统主要由电源模块、主控制模块、蓝牙模块、光照模块、增氧模块、恒温模块、自动换水模块、按键模块、数码显示及报警模块组成。智能鱼缸控制系统框图如图1所示。本文设计的智能鱼缸控制系统，主要由硬件和软件两部分组成。其中硬件由电源模块、主控制模块、蓝牙模块、光照模块、增氧模块、恒温模块、自动换水模块、按键模块、数码显示及报警模块组成。软件是在KeilC编程环境中用C语言编程实现。通过手机APP或按键操作可对智能鱼缸控制系统进行控制，实现增氧、恒温、自动换水和增强光照功能，从而确保鱼生活在舒适的环境中。通过温度传感器实时监测鱼缸水温，当水温超出鱼生存的最佳温度范围时，温度报警模块会发出告警，并自动开启加热或降温功能，直至温度达到所设范围。同时，该系统还具有自动投食功能。

2系统电路设计

2.1主控制模块