温度控制中单片机的应用

导语：温度控制中单片机的应用一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

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。

参考文献

[1]刘琳霞.单片机在温度控制系统设计中的应用研究[J].内燃机与配件,2017(21):107.

[2]霍坤明.基于单片机的温度控制系统设计[J].企业导报,2015(06):15-17.

作者:吴利刚 张梁 单位:山西大同大学机电工程学院