2010 年第 33 期 （总第 168 期） NO.33.2010 （CumulativetyNO.168） 基于单片机的温度控制电路设计 万丹梅 （吉林省松原市松原电大，吉林 松原 138000） 摘要：文章介绍的电路由单片机控制实现对温度信号的检测 据实际需要输入设定值。 与数据处理。温度检测电路的核心是温度传感器 DS1 8B20、 单片机 AT89S51。温度显示部分采用液晶显示模块 1602。 该电路完全能够实现温度检测和控制的功能， 同时还可以根 关键词：传感器；单片机；温度控制；A/D 转换器；电路设计 中图分类号：TP368　　　　　　文献标识码：A 文章编号：1009-2374 （2010）33-0011-02 温度是众多行业生产中的基础参数之一，可以有效的探 查到与温度有关的化学反应和物理的变化。因此，温度控制 是生产工艺流程中是极为重要的一个环节，尤其在电力、航 天、交通、造纸、装备制造、食品加工等行业有广泛的应用。利 用单片机来对温度进行控制不仅能够有效地提升控制能力与 生产的自动化，而且还有可能尽早实现智能化的目标。 1　总体方案设计 我们考虑选择 AT89S51 单片机来承担中央处理器的功 能，对温度控制的总体设计方案是：利用温度传感器收集温度 所发生的各种变化数据→将所收集到的温度变化信号传递到 单片机→利用单片机来对显示器进行调节与操作→对收集的 数据同先前已经设定的数据进行比较→驱动提高温度或者降 低温度。 实现所预定目标方案的技术路线如下：第一步，我们使用 按钮来输入所设定作为标准的数值；第二步，采用 LCD 来对 实际的温度进行检测；第三步，采用驱动电路来调节或者操作 好压缩机进行降温或提高温度；第四步，采用 C 语言来实现 编程的工作。 2　温度控制硬件部分的设计 2.1　温度传感部分 设计使用集成式温度传感器，建议是采用 DS1 8B20． 这个传感器为电流型，是依赖于电流所输出的数值作为温度 的表示。其独特性在于灵敏度较高，是具有高阻性质的电源 流，并不需要计算那些在运送中间电压的损失以及噪音干扰 的损失，对于那些物理距离较长的测量极为方便。此外，该型 号的温度传感器尤其对需要多点测量的合适，而且不需要计 算因为开关导致的附加电阻。因为使用的是与众不同的电路 结构，而且其中还使用了新的薄膜电阻激光微调控技术来进 行校对，以期进一步提高精度。这样就让改传感器的灵敏度 较高，数值准确，其电路的结构也非常单一且不需要进行调试 工作，同 A/D 连接的时候比较简便。电压输出的灵敏度是 1 0mV/k，当温度为 0℃的时候其输出的数值为 0V。当温度上 升至 25℃的时候其输出的数值是 2.982V。 电压输出的灵敏度是 10mV/k，当温度为 0℃的时候其输 出的数值为 0V。当温度上升至 25℃的时候其输出的数值是 2.982V。 2.2　A/D 信号转换部分 本次设计使用了可逐次逼近式的 A/D 转换器，芯片型号 为 ADC0804。这种 A/D 转换器的突出的优点是信号转换过 程所需时间短，准确性高，直接输出的二进制的数字信号并与 I/O 接口相连，用于软件设计时十分便捷。在 ADC0804 芯片 中，包括了 8 通道 8 位数的模 / 数转换器和与微控制器相兼 容的控制逻辑，其中，模 / 数转换器可与任一单端输入信号进 行直接地连通。正是由于 ADC0804 具有设计时带有多个模 / 数转换器的特点，此种芯片尤其适用在 PLC、微控制器输入 通道的结合口电路、仪器和机床等设备控制等的设计和使用 范围，同时还比较便宜，可大大降低设计成本。 设计中使用的 A/D 转换器设计电压参数为 2.56V，也就 是说，每个位数相对应的量为 10mV，也是 1℃。 2.3　温度指数显示部分 设计中使用了 1602LCD 液晶显示器，不仅可以静态显 示时占用 I/O 端口过多的缺点，还可以解决动态显示时因信 号数据不稳定而带来的闪烁、占用资源过多的问题。 1602LCD 主要技术参数： 显示容量：16× 2 个字符 芯片工作电压：4.5 ～ 5.5V 工作电流：2.0mA (5.0V) 模块最佳工作电压：5.0V 字符尺寸：2.95×4.35(W × H) 3　电路的试验与调整 3.1　温度检测的部分 我们通过实验的检测可以发现， AD590 实际输出的数值 要大于理论上的数值，二者间的差别较为明显。经过多次的 试验与分析可以做出下列结论：因为系统自身在工作的时候 会生成一定的热量，这些热量会造成较大的误差，让实际温度 与显示出来的温度有明显的不同。我们可以依（下转第14 页） - -11 

(4) 自检键： 开自检：通过气敏电阻检测空气浓度，10 秒后根据空气 浓度进行慢速、快速和关的切换，快慢速按键没有反应； 关自检：快慢速按键恢复正常。 2.1.3　系统控制 (1) 上电蜂鸣响两声，电源灯亮，进入 6 秒钟显示作品名 称和制作人，6 秒后进入待机，液日屏没有文字显示、关背光。 (2)12V 接发光二极管代替 220V 输出，通过发光二极管 进行演示，每成功按键响一声蜂鸣，如果工作时照明、自检、快 慢速都关掉时，自动关机。 (3) 抽油烟机控制有快慢速功能、照明功能、还有自动检 测功能，当风机要停时还有一个倒计时功能目的就是把室内 剩余的油烟空气抽去使厨房更干净。 2.2　程序主流程图 图 9 程序主流程图 （上接第 11 页）照元件性能值来计算出这中间可能产生的误 差。当然，如果有更加合适的元件就选择更加合适的元件。 3.2　C 语言编写程序 要做到温度控制电路能够在设定的软件模式下顺利运 行，且能够满足我们的使用要求。假若还有其他的元器件也 有对应的程序写入，那我们在进行调整测试工作的时候对其 他的程序也同样需要进行调整与测试，这样方能实现所设计 的功能。一旦未能实现预定的结果，我们就需要对程序调整 与测试，并检查是否有遗漏的部分。然后依据查找的结果，重 新编程调整测试。 3.3　设置温度与显示器上的温度数值是否相一致 如果不一致的话，其差距的幅度是否过大。然后在依照 我们已知的数据来分析原因。这样就能够及时做出正确的处 理并事先所设计的功能。 4　结语 这个设计使用了较为常见单片机作为核心，将软件与硬 件二者有效的结合，不但将硬件的部分实行了简化处理，还能 - -14 3　控制器功能测试 ( 万用表、示波器、秒表、分贝计 ) 测试点电压、波形、功率因数等参数在允许范围之内；按 键灵活，有效按键时显示器件 ( 发光二极管、数码管、显示屏 等 ) 以及负载灯均能及时作出相应动作；蜂鸣器响声一致，音 量在要求范围以内；各种传感、保护以及时钟工作正常，且精 度在要求误差范围以内。 气敏管传感器电路 ( 浑浊、油烟和清新 ) 临界点测试。浑 浊空气时 3、4 脚间有 0.12V 的电压，有 1M 的电阻；油烟空 气时 3、4 脚间有 3.38V 的电压，有 12.38M 的电阻；清新空 气时 3、4 脚间有 4.81V 的电压，超过 200M 的电阻。 参考文献 天大学出版社，2002． [1]　 熊慧，尤一鸣．MC68 单片机入门与实践 [M]．北京航空航 [2]　 李亮，吴晓梅．抽油烟机 [M]．广东科技出版社，2007． [3]　 谢瑞和，杨明．Motorola 68HC08 微控制器与嵌入式系统基 础 [M]．清华大学出版社，2003． 够有效地提升了系统的稳定性。通过采用了液晶显示器、通 过键盘来设定温度的数值让人机相互之间能够简单方便的 对话，并且准确的将温度数值显示出来，实现了温度的自动控 制。当然，在进行温度的检测时候，我们需要对于设定的温度 有明确的下限规定，即外界的温度不会低于零下 10℃。如果 检测环境低于零下 10℃的情况，则需要对电压值进行修改方 能实现。但我们同时也要看到这个，设计也存有许多需要进 一步改进的地方，如因为工作所生成的热量会造成所测温度 与实际温度不相符。因此，我们需要及时调整电路中的滑动 变阻器来缩小误差。 参考文献 [1]　 谭浩强．C 语言程序设计 [M]．北京：清华大学出版社， [2]　 李建忠．单片机原理及运用 [M]．西安：西安电子科技大学 [3]　 夏路易．单片机技术基础教程与实践 [M]．北京：电子工业 2006． 出版社，2007． 大学出版社，2008．