基于DS18B20数字温度传感器的温度控制系统设计

　　摘要：近年来,随着科学技术的进步,推动了经济取得了长足了发展,人们的生活也日益提高。人们对所需求的产品提出了不同程度的新要求,为了满足人们并迎合人们对产品的需求,企业采取了不同的方法手段,温度控制系统是运用最为良好的系统,该系统的稳定性能确保生产产品所需的温度,从而确保生产有序的持续进行。使用单片机作为温度控制系统的核心,能实现对温度系统进行相应的控制,这种控制在大幅度地提升被控温度的技术性能指标。本文在详细分析基于单片机的温度控制系统的功能及工作原理,研究在实际过程控制当中单片机在温度控制系统中的实际应用,最后提出了单片机的温度控制系统的设计方案。

　　关键词：单片机; 温度传感器; 设计; 检测;

　　随着人们环保意识的增强,人们对温度越来越重视,温度的测量与控制也被提升到了一定的高度,逐渐变得越来越重要,然而在实际测量与控制环节当中仍然存在着很多问题,通过哪些方法手段对温度进行实时采样,在传输过程中还要保证数据的正确性,而且还要采取方法手段对所测温度场实行较为精确的控制,是目前温控系统面临的重要问题。在实际操作中,单片机的控制方便、使用简单与灵活性强等优点能够做到对温度实行相应的控制,通过相应的技术性能指标来完善温度控制系统,这样对产品的质量与数量有着很大的提升作用。

　　一、单片机的温度控制系统的功能及工作原理

　　( 一) 单片机的温度控制系统的功能。单片机作为温度控制系统的核心元器件,对产品生产过程进行温度控制发挥着重要的作用,单片机在此系统里功不可没。在控制功能进一步细分的基础上,我们不难发现单片机的温度控制系统的主要功能就是可以对温度进行检测,然后将检测的数据通过一定的传输介质传送给监控人员,操作人员在进行系统设置的时候发挥着重要的作用,他可以随时调整温度适应不同的温度控制系统的应用场所,一旦温度不符合标准,系统在没有人为的干预下自动将温度调节标准温度,保证产品生产所需的温度,在适度的温度下实现产品生长。

　　( 二) 单片机的温度控制系统的原理。传感器在捕捉温度信息发挥着重要的作用,通过传感器转换成电压信号,并对电压信号进行放大,单片机就会将其控制到处理的范围以内。在这个时候,信号经过数字滤波以后,标度就会逐渐转换出来,并通过把温度显示出来。与此同时,当实际检测到的温度值与之前设定的温度值进行比较。在通过输出控制量的数值,来进行导通的时间以及加热的功率的优化,从而能有效的调节温度环境。在整个温度控制系统设计中,单片机做整个系统的重要组成部分,并对温度进行实时的检测,并对检测结果进行控制,该系统的应运用来解决工业以及日常生活中对温度控制的问题。主要的目的就是为了能够达到检测和控制温度的目的,使测控的精度更加准确,该设备的应用使整个系统稳定性好、可靠性高并且速度较快,具备灵活性。

　　二、基于单片机的温度检测方法

　　在实际的生产生活中,半导体模拟温度传感器是测量温度的主要方法,这种传感器通过测量的温度信息通过一定的方式转换成电压或者电流,传感器输出的电压或电流与温度在一定范围存在着关系,主要呈线性关系。这种通过测量温度与电压或电流之间的相互转换,可以实现对温度的可视化,无形中实现对采样信息的放大。

　　热电偶是温度测量的另一种方法,这种测量方法没有半导体模拟温度传感器测量法强大,在具体的应用中,热电偶测量法弥补了半导体模拟温度传感器测量法的测量精度问题,该方法测量的精度是相当高的,但是在精度测量高的基础上测量过程相对复杂,测量工作持续的时间长,由于热电偶测量方法在测量过程中要使用电路,受到外界不确定因素的干扰比较大,容易出现较大的测量误差,给使用者带来不必要的麻烦。

　　温度检测方法的分类根据不同的标准分类是不一样的,按照敏感元件和被测介质接触与否,可以分为接触式与非接触式两大类,这两类检测方法的每一种温度检测方式在一定程度上具有相应的检测区间。接触式温度检测方法主要是基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式温度检测仪表以及基于热电效应的热电偶温度检测仪表,非接触式温度检测方法主要是利用物体的热辐射特性与温度之间的对应关系。基于单片机的温度控制系统,在单片机的外部添加各种接口满足系统的需要,对不同环境下的物质温度进行不定期的检测与显示,并且根据检测的实际场所的情况进行调整,当检测的温度超过一定标准就就进行报警,并做好相关的提醒记录,便于今后工作人员查询与使用。

　　三、温度控制系统的设计

　　( 一) 硬件电路的开发与应用。硬件电路是整个温度监控系统中的重要组成部分,在研究与开发过程当中,在系统控制中把单片机作为主机,然后再将传感变送器、多路开关等设备有效的结合,再充分结合相关转换器与调节阀等各种操作设备,当这些设备有效结合在一起的时候就能够达到预先设定的目标,可以轻松实现对于某些环境的温度进行自动控制目的。也可以根据内外部环境的不同增加键盘、报警电路与显示电路等各种设备,以便可以更好完善系统的实际功能。

　　( 二) 软件开发与应用。系统的操作软件也是通过语言进行交流的,该系统主要是使用C语言实现,对单片机也是用C语言编程达到各种功效。主程序对各个模块进行清晰划分,并用语言将各个模块串联起来。主程序的主要功能是通过一定的程序监测温度,并在不同时段进行实时显示、读出并且处理。它的功能还有控制芯片的测量当前温度值,同时负责调用各个子程序使其达到有效配置和优化。系统依据不同时段监测结果进行比较,对比较结果进行自动调节控制。假如实际测量的温度与预先在系统设置的温度出现一定的偏差,系统会根据不同的措施调整偏差,并达到预期的目的。

　　( 三) 温度检测的开发与应用。热电偶传感器的应用,无疑中对温度系统实现温度检测又一突破。它也是传感器的一种。该传感器的高精度是很多传感器无法比较的,这种传感器不仅质量好而且价格便宜。该传感器整体构造简单,测量的范围广等特点,决定了它的反应速度是非常理想的。热电偶传感器也有自身的缺陷,它输出的电压信号仍相对比较微弱,识别的电压范围很窄,所以在处理这种问题时,就是要对信号进行一定程度的调节处理,然后经过使用高放大倍数的电路来实现。

　　结束语:基于单片机的温度控制系统正是研究人员研究的如火如荼,并且应用到各行各业的温度控制的系统。它的应用不仅能够实现对环境温度的实时有效的检测,并能根据检测结果进行精确测量。这系统的自身特点,在宏观上能够提升社会的生产效率,在微观上能够极大地方便使用者实现查询操作,该温度控制系统具有很高的推广价值,将来的应用前景一定非常广泛。