單片機溫度控制系統范文10篇

一、單片機溫度控制系統的組成及工作原理

在工業生產和日常生活中，對溫度控制系統的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內變化，穩定性好，不振蕩，對系統的快速性要求不高。以下簡單分析了單片機溫度控制系統設計過程及實現方法。現場溫度經溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數轉換器轉換為數字信號送單片機，單片機根據輸入的溫度控制范圍通過繼電器控制加熱設備完成溫度的控制。本系統的測溫范圍為0℃～99℃，啟動單片機溫度控制系統后首先按下第一個按鍵開始最低溫度的設置，這時數碼管顯示溫度數值，每隔一秒溫度數值增加一度，當滿足用戶溫度設置最低值時再按一下第一個按鍵完成最低溫度的設置，依次類推通過第二個按鍵完成最高溫度的設置。然后溫度檢測系統根據用戶設定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。

二、溫度檢測的設計

系統測溫采用AD590溫度傳感器，AD590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：

1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環境的熱力學溫度（開爾文）度數；即：，式中：Ir—流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學溫度，單位為K。

2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃；

摘要：單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。目前，一個學習與應用單片機的高潮在全社會大規模地興起。學習單片機的最有效方法就是理論與實踐并重，本文用80C51單片機自制了一個溫度控制系統，重點介紹了該系統的硬件結構及編程方法。

關鍵詞：單片機、溫度傳感器、模/數轉換器

一、單片機溫度控制系統的組成及工作原理

在工業生產和日常生活中，對溫度控制系統的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內變化，穩定性好，不振蕩，對系統的快速性要求不高。以下簡單分析了單片機溫度控制系統設計過程及實現方法。現場溫度經溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數轉換器轉換為數字信號送單片機，單片機根據輸入的溫度控制范圍通過繼電器控制加熱設備完成溫度的控制。本系統的測溫范圍為0℃～99℃，啟動單片機溫度控制系統后首先按下第一個按鍵開始最低溫度的設置，這時數碼管顯示溫度數值，每隔一秒溫度數值增加一度，當滿足用戶溫度設置最低值時再按一下第一個按鍵完成最低溫度的設置，依次類推通過第二個按鍵完成最高溫度的設置。然后溫度檢測系統根據用戶設定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。

二、溫度檢測的設計

系統測溫采用AD590溫度傳感器，AD590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：

一、單片機溫度控制系統的組成及工作原理

在工業生產和日常生活中，對溫度控制系統的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內變化，穩定性好，不振蕩，對系統的快速性要求不高。以下簡單分析了單片機溫度控制系統設計過程及實現方法。現場溫度經溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數轉換器轉換為數字信號送單片機，單片機根據輸入的溫度控制范圍通過繼電器控制加熱設備完成溫度的控制。本系統的測溫范圍為0℃～99℃，啟動單片機溫度控制系統后首先按下第一個按鍵開始最低溫度的設置，這時數碼管顯示溫度數值，每隔一秒溫度數值增加一度，當滿足用戶溫度設置最低值時再按一下第一個按鍵完成最低溫度的設置，依次類推通過第二個按鍵完成最高溫度的設置。然后溫度檢測系統根據用戶設定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。

二、溫度檢測的設計

系統測溫采用AD590溫度傳感器，AD590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：

1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環境的熱力學溫度（開爾文）度數；即：，式中：Ir—流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學溫度，單位為K。

2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃；

摘要：單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。目前，一個學習與應用單片機的高潮在全社會大規模地興起。學習單片機的最有效方法就是理論與實踐并重，本文用80C51單片機自制了一個溫度控制系統，重點介紹了該系統的硬件結構及編程方法。

關鍵詞：單片機、溫度傳感器、模/數轉換器

一、單片機溫度控制系統的組成及工作原理

在工業生產和日常生活中，對溫度控制系統的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內變化，穩定性好，不振蕩，對系統的快速性要求不高。以下簡單分析了單片機溫度控制系統設計過程及實現方法。現場溫度經溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數轉換器轉換為數字信號送單片機，單片機根據輸入的溫度控制范圍通過繼電器控制加熱設備完成溫度的控制。本系統的測溫范圍為0℃～99℃，啟動單片機溫度控制系統后首先按下第一個按鍵開始最低溫度的設置，這時數碼管顯示溫度數值，每隔一秒溫度數值增加一度，當滿足用戶溫度設置最低值時再按一下第一個按鍵完成最低溫度的設置，依次類推通過第二個按鍵完成最高溫度的設置。然后溫度檢測系統根據用戶設定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。

二、溫度檢測的設計

系統測溫采用AD590溫度傳感器，AD590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：

1概述單片機技術

單片微型計算機，也就是我們常說的單片機，它是指一種集合了CPU、RAM、ROM、I/O接口和終端系統等部件一體式計算機。這種計算機擁有小巧的外觀和強大的功能。在電源和晶振的共同作用下，單片機可以快速并且精準的處理需要處理的各種數字信息。從單片機這些年的發展過程分析，單片機的產生和發展和集成電路技術的聯系十分緊密。相比較于一般的計算機來看，單片機不僅體積小、能耗低，而且具有很高的性價比。單片機的主要作用是可以對工作條件做出改善和對工作效率進行提升等等。當工作任務比較危險時，就可以使用單片機對危險系數進行把控，使其降低。

2溫度控制系統設計中單片機的應用分析

2.1溫度控制系統的硬件結構組成及開發。就溫度自動控制系統而言，功率控制及溫度測量為其硬件組成非常重要的兩個部分。在設計溫度控制系統的時候，單片機一般會被選為主機。在配備好兩路傳感變送器、多路開關、D/A轉換器、V/I轉換器等這些部件以后，溫度控制系統就可以發揮出控制系統溫度的功能了。之前我們了解到，單片機同時擁有準確性、可靠性和安全性等特點，所以溫度控制系統的主機使用單片機，能夠最大程度的對溫度控制系統的可靠性和安全性做出保障。在溫度測量部分這個硬件構成部分當中，將信號通過既定方式轉換為電路：根據不同的控制對象選用相對應的溫度傳感器，從而將物理信號，通過傳感器轉化為電信號，便于8051單片機進行處理。電路通過信號進行處理：通過傳感器的轉化，從而產生的電信號，通常來說為較小的電壓信號，由于控制器精度有其既定的范圍，不可能直接到達A/D，所以說就要對較小的電壓信號進行適當放大。該系統利用了電路圖如下的程控差分放大器。見圖1。程控差分放大器A3，其主要是利用AD844；差分放大器和傳感器的匹配以及小信號的測量精度，通過前置放大器A1產生改變；其射級跟隨器A2，有效的將差分放大器及D/A的緩沖和匹配得以實現；所有數控基準電壓源其輸出電壓最大不得超過2.5V，是因為小于1.2V的基準電壓源獲得較為困難，所以說將16位D/A轉換器MAX542組合成為所需的數控基準源，2.5V/216≈0.04mV為其最小分辨率；差分放大器其放大的倍數根據傳感器所輸出的電壓信號范圍進行確定，這樣，所有程控可變增益差分放大器得以產生。采用此程控放大電路，使得傳統程控放大器的缺點得以克服，同時還有很多有點，如容易控制、精度較高等，所以說整個系統的各類精度都有了非常顯著的提升。一般來說，溫度自動控制系統，其軟件算法是通過τ（對象的純滯后時間）/Tm(對象的慣性時間常數)來進行確定，通常情況下，若使用PID算法進行控制時，則τ/Tm需小于0.5；使用達林算法進行控制時，則τ/Tm需大于0.5。在該系統的使用過程當中，不同的控制對象可采用不同的算法進行，所以說該控制系統，其靈活性大幅度提升。因為在工業控制其過程當中，純滯后性、非線性是很多被控對象的普遍特點，若采用PID算法進行控制，要想使其控制能力良好則較為困難，所以說本篇文章對達林算法進行重點研討，利用達林算法，能夠使純滯后性以及非線性對象的控制達到理想的效果。2.2提高溫度控制系統的工作效能。上文中，我們對目前溫度控制系統中進行溫度控制的方式進行了列舉，它們主要包括三種，分別是閉環控制系統、引用FPGA/CPLD技術和單片機與高精度傳感器的方式。前兩種方式的缺點包括建造成本高、維護難度大和實用性差等。然而如果把單片機和高精度傳感器結合到一起，這些缺點就可以被彌補了。隨著計算機技術的不斷發展，溫度控制系統中使用單片機來發揮溫度控制的作用，所消耗的經費會比較少。另外，使用單片機處理各種信息，還能夠提高處理數據的可靠性和準確性。從系統維護方面來看，溫度控制系統中選擇單片機也比較便利，通常來看，只要能夠做到日常維護核心處理部分就足夠了。2.3實現軟件功能。在目前大多數的溫度控制系統開發過程中，都是使用C語言、C++語言、C#語言等計算機編程語言，這樣才能夠發揮出預期功能。同時，計算機語言還可以幫助溫度控制系統對主要功能進行分模塊的管理。在生產溫度控制系統的時候，主程序通常會優先操作單片機收集到的數據，然后以這些數據作為判斷的依據，進而幫助我們選擇需要的子程序。同時，這些被轉換的數據會被傳送到單片機。隨后，單片機就會以十秒一次的速度操控溫度信息，然后對這些信息進行實時處理。得到對比分析的結果以后，溫度控制系統就會自己做出調節。這樣一來，溫度控制系統的最主要的功能就可以達成了。我們可以從此溫度控制系統的構成部分看出，此設計最顯著的特點是其具有良好的開放性，這樣，在軟硬件的重新配置及功能擴展方面更加方便，與此同時，其應用系統也可靈活的進行構造。

3結語

通過文中的分析，我們不難發現，單片機對于溫度控制系統的設計開發來說，應用價值巨大。那些傳統工業技術解決不了的難題，單片機技術都可以通過自身性能所發揮出來的優勢進行規避。在工業工程設計過程中引入類似于單片機技術這類的高效計算機技術，能夠為我國的工業工程發展提供重要推動力。

人工智能發展的大環境下，企業用人單位對畢業生的實踐創新能力、自主學習能力、團隊協作能力都提出了新的要求。重視對高職院校學生實踐創新能力的培養，提高他們的就業競爭力，培養高技術技能型人才，既是時展的需要，又是高職教育恒久不變化的話題。把培養學生的實踐創新能力作為教育教學的主要方向，改變原有的教學觀念［1］，充分調動學生學習的積極性和主動性，鼓勵學生開動腦筋去探索、去研究，激發他們的創造性和創新精神，培養團隊協作和實踐動手能力，讓課堂教學在創新社團延續下去，鼓勵和支持大學生盡早參與科學研究、技術開發和社會實踐等創新活動，為學生今后的成長成才做好引導和鋪墊作用。

1創新社團簡介

大學生電子設計創新社團的建立以鍛煉和提升學生的綜合能力為出發點，是以學生開展專業技能活動、開啟頭腦風暴、碰撞思維火花、鍛煉自身研究探索能力、溝通協調能力和人際交往能力為主要宗旨，立足于提升學生的專業技能和自我管理、自主學習的能力，以項目任務為載體，按照項目要求教師進行有針對性的知識點分解講授，充分發揮老生帶新生、小組討論學習的模式方法，讓學生直接參與到每個項目的設計、選型、制作、調試中。教師最終根據電路功能狀態以及其他標準來進行評定。一個學期完成一定數量的設計項目，期末時候進行綜合考察評定，選出優秀學員進行鼓勵鞭策。每個項目以一定的周期為限，學生在有關知識點內容的基礎上，自主的查找資料、分頭研究仿真模擬測試結果、討論涉及項目的方案、器件材料的選擇，查找項目的最新資料信息，查閱項目已有的傳統方案，加以推敲研究改進創新，設計出更為優異的東西，為各類電子設計大賽、今后的畢業設計、進入更高一個層次學校的學習或者踏入工作崗位以后從事開發設計提供鍛煉培養的機會，這是建立學生創新社團的主要目標，也同時解決了學院各級各類技能競賽的參賽組隊、參賽成績等的實際問題。大學生電子設計創新社團最為注重的是學生實踐創新研究的過程。不斷提高學生的自我學習能力、團結協作能力和組織實施能力。鼓勵學生在專業課程的學習過程中，從自身所長與興趣出發，積極參與實驗實踐活動，引導學生探索、研究和創新［2］，提出自己的創新觀點與見解。同時為了加強學生對社團的主人翁意識，在項目經費的使用問題上讓學生也參與進來。對自己做的每個項目做費用預算，嚴格規劃社團經費的開支，公開賬目明細，對社團每年的開支做相應的預算，學會在自由支配的基礎上統籌規劃，老師既能夠起到統籌管控的作用又能夠給學生一定程度的自由發揮空間，讓學生自己做社團的主人，不僅鍛煉學生金錢管理能力和資金規劃能力，更激發了他們的積極主動性［3］，充分發揮他們的聰明才智，為今后學生踏入工作崗位或自主創業、自我生活規劃奠定基礎。

2實例說明

根據所在高職院校創新社團的實際實施過程，選擇以《太陽能熱水器溫控系統》項目設計為例，簡單闡述學習教學流程。太陽能熱水器溫控制系統是一個比較典型的檢測控制應用電路，能夠實現對水溫的檢測、信號處理、以及實現水溫加熱的控制系統。教師評分標準就以整體功能實現狀況、精準度和誤差率如何以及是否滿足檢測、控制的要求來判定。課前，學生自主選題或教師指定項目內容，選擇了應用較為廣泛的太陽能熱水器中溫控系統為本次項目的課題，該項目涉及知識點包括:《模擬電子技術與應用》中要講授的電源電路、報警指示電路;《單片機技術與應用》中涉及的主控電路;《數字電子技術與應用》中的數碼顯示電路制試點內容;以及其他包括傳感器等可以讓學生自我搜集材料、自主學習、自我拓展的相關知識點內容。課中，不同課程的專任教師將相關知識點給學生進行講授提點。如《單片機技術與應用》任課教師將書本材料中的傳統芯片8051及構成的主控電路相關內容進行介紹，并留一定拓展內容和思路給學生進行自主學習，引導學生查找相關資料和手冊對比傳統的80C51、80S52芯片，選用較為先進、編程靈活、控制簡單的新型主控芯片，讓學生在掌握基礎知識的前提下更重要的是根據自身的不同學習能力和理解能力選擇最合適的進行學習;《模擬電子技術與應用》老師將常見的電源電路結構原理和報警指示電路進行總結概括分享，引導學生根據實際項目的要求進行適當的改進和修正;每個教師的課時根據內容量有所不用，《數字電子技術與應用》老師也根據項目內容將課本材料中的LED、LCD的構造和原理進行講授指導，讓學生學會選擇適當的顯示設備。課外，學生在對該項目有一定程度的了解和掌握基礎上，查找相關文獻網絡資料，消化老師所講授的每個環節的知識點內容，同時進行拓展創新，并且根據項目需要自主學習選擇市面上比較成熟的溫度傳感器DS18B20采集溫度變化信號，之后進行電路圖的設計及仿真，利用仿真軟件調整電路的設計中可能出現的線路故障、電容電阻等元器件參數選擇不合適等狀況;在此基礎上學生采購元器件或在已有的元器件倉庫中尋找自己需要的合適元件進行實物制作安裝;實物制作完成之后通過燒錄編譯控制算法觀察最終調試結果;對控制精度要求較高的同學則會不斷地對算法進行研究和改進，在這過程中，學生提升了自己的設計和邏輯能力。個別同學制作的太陽能熱水器溫度控制系統的實物電路板，還緊密聯系社會實際，創新地提出了多機通信接口，為完善的人機交互界面提供了可能。也有的同學在對主控芯片的選擇上進行了一番調研，選用的核心主控芯片STC12C5410ADSOP28價格合適，功能完善。綜合學生的設計電路，在太陽能熱水器溫控系統這個項目中有顯著的三個設計的優異之處，分別體現在:一、主控芯片的選擇。常見的溫度控制電路大多采用AT89系列作為控制芯片，社團的章同學和其他兩名同學選用了STC12C5410ADSOP28單片機，該單片機對傳統8051系列的功能具有良好的兼容性，同時還有具有諸如功耗低、價格低廉、抗干擾能力強、易于開發、實現在線編程容易等的優點。二、電源電路的設計。在我們常見的電路中電源電路常采用交直流轉換的整流穩壓電路，但是這種結構要求固定安裝，并且占空間而且笨重，不利于電路系統的整體安裝和調試。在陸同學和其他幾名同學的控制電路電路中，他們選用了已廣泛應用于手機、便攜式電腦等的USB接口供電，USB供電體積小、重量輕、便于攜帶，調試和操作起來也很方便便捷，并且接口及數據線的通用性好，是一個供電電路的不錯選擇。三、數碼顯示電路及按鍵電路的設計。傳統的電路中常常采用矩陣鍵盤方式設計鍵盤控制電路部分，通過軟件編程實現數碼顯示。而鍵盤往往數量多、所占面積較大。創新社團的孫同學和其他幾位同學設計的控制系統則完全不同，他們通過將單片機上的數模轉換I/O端口直接連接數碼顯示，同時設定了兩個按鍵控制溫度調節，大大縮小了電路板的面積，簡化了電路結構，使電路的集成度得到了較大地提高［4］。可以發現，在這些細小的改進上學生們動了腦筋，也花了心思，只有通過大量的資料查找閱讀和理解才能夠有這么出彩的設計創新，這樣的舉動就已經達到了創新社團建設的根本目的。

3總體設計構造舉例

[論文關鍵詞]單片機溫度控制

[論文摘要]以單片機為基礎，分別以轎車溫控系統和貯液容器溫控系統為例，闡述單片機在溫控系統中的應用原理。

一、單片機在貯液容器溫控系統中的應用

該系統中以貯液容器溫度為被控參數，蒸汽流量為控制參數，輸入貯液容器冷物料的初溫為前饋控制，構成前饋一反饋控制系統。發揮前饋控制和反饋控制的各自優勢，將可測而不可控的干擾由前饋控制克服，其他干擾由反饋控制克服，從而達到控制貯液容器溫度。滿足工藝要求的目的。

（一）硬件設計。選單片機AT89C51為主機，配以兩路傳感變送器、多路開關、A／D轉換器、D／A轉換器、V／I轉換器、調節閥等實現對貯液容器溫度的自動控制，同時還設有報警電路、鍵盤和顯示電路。系統在穩態時，貯液容器的溫度恒定在工藝要求的數值不變。當冷物料的初始溫度與其設定值相比發生變化時，如果變化很小，將完全由前饋控制來克服這一變化給系統帶來的影響；如果變化大，前饋控制不能完全克服這一變化給系統帶來的影響，反饋控制則開始動作。當冷物料的初始溫度不變，而由其他干擾引起貯液容器的溫度發生變化時，只有反饋控制動作，最終使系統重新達到穩態。

1．前向通道的設計

【摘要】

本文介紹了一種空調機溫度控制系統。本溫度控制系統采用AT89C51單片機收集數據，處理數據來實現對溫度的調控。主要過程如下：利用傳感器將非電量信號轉換為電信號，轉換后的電信號再進入A/D轉換器轉換成數字量，傳送給單片機進行數據處理，并向外圍設備輸出控制信號。由LED實時顯示被控溫度及設定溫度，使系統應用更加方便、直觀。

【關鍵詞】單片機、A/D轉換系統設計系統調試

緒論

單片機利用大規模集成電路技術把中央處理器和數據存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM）及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構成一個最小的計算機系統。而現代的單片機則加上了中斷單元、定時單元及A/D轉換等更復雜、更完善的電路，使得單片機的功能越來越強大，應用更廣泛。

第1章單片機空調控制系統

[論文關鍵詞]單片機溫度控制

[論文摘要]以單片機為基礎，分別以轎車溫控系統和貯液容器溫控系統為例，闡述單片機在溫控系統中的應用原理。

一、單片機在貯液容器溫控系統中的應用

該系統中以貯液容器溫度為被控參數，蒸汽流量為控制參數，輸入貯液容器冷物料的初溫為前饋控制，構成前饋一反饋控制系統。發揮前饋控制和反饋控制的各自優勢，將可測而不可控的干擾由前饋控制克服，其他干擾由反饋控制克服，從而達到控制貯液容器溫度。滿足工藝要求的目的。

（一）硬件設計。選單片機AT89C51為主機，配以兩路傳感變送器、多路開關、A／D轉換器、D／A轉換器、V／I轉換器、調節閥等實現對貯液容器溫度的自動控制，同時還設有報警電路、鍵盤和顯示電路。系統在穩態時，貯液容器的溫度恒定在工藝要求的數值不變。當冷物料的初始溫度與其設定值相比發生變化時，如果變化很小，將完全由前饋控制來克服這一變化給系統帶來的影響；如果變化大，前饋控制不能完全克服這一變化給系統帶來的影響，反饋控制則開始動作。當冷物料的初始溫度不變，而由其他干擾引起貯液容器的溫度發生變化時，只有反饋控制動作，最終使系統重新達到穩態。

1．前向通道的設計

摘要：智能魚缸控制系統以STC89C51單片機作為核心控制模塊，與BT04-A藍牙模塊、電源模塊、光照模塊、增氧模塊、恒溫模塊、自動換水模塊、按鍵模塊、數碼顯示及報警模塊相結合，完成對魚缸的精確控制，使水族有更好的生存環境。通過溫度傳感器實時采集魚缸水溫，并由數碼管顯示，以便隨時直觀方便地掌握魚缸的溫度狀況；同時系統還可以實現增氧、增強光照、自動換水、自動投食功能。系統設計了兩種控制方式，一是手機app藍牙控制，二是按鍵控制。

關鍵詞：單片機；藍牙技術；手機APP

1系統總體設計

智能魚缸控制系統主要由電源模塊、主控制模塊、藍牙模塊、光照模塊、增氧模塊、恒溫模塊、自動換水模塊、按鍵模塊、數碼顯示及報警模塊組成。智能魚缸控制系統框圖如圖1所示。本文設計的智能魚缸控制系統，主要由硬件和軟件兩部分組成。其中硬件由電源模塊、主控制模塊、藍牙模塊、光照模塊、增氧模塊、恒溫模塊、自動換水模塊、按鍵模塊、數碼顯示及報警模塊組成。軟件是在KeilC編程環境中用C語言編程實現。通過手機APP或按鍵操作可對智能魚缸控制系統進行控制，實現增氧、恒溫、自動換水和增強光照功能，從而確保魚生活在舒適的環境中。通過溫度傳感器實時監測魚缸水溫，當水溫超出魚生存的最佳溫度范圍時，溫度報警模塊會發出告警，并自動開啟加熱或降溫功能，直至溫度達到所設范圍。同時，該系統還具有自動投食功能。

2系統電路設計

2.1主控制模塊