基于单片机的温度控制系统研究

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  摘要:在电子技术高度发展的今天,控制理论已经与其完美的结合,并且在工业上被广泛应用。这也使控制器朝着智能的方向发展。并且形成了以单片机为发展核心的智能型控制器。尤其在作为控制器时,其功能性和使用性被完美的体现,本文通过对单片机的发展进行分析,说明单片机在温度控制系统中的重要作用。
  关键词:控温;系统;比较
  引言:温度控制是控制生产中最基本的物理量控制,它不仅能表示出物体的冷热性,并且能够在通过问题来调整一些物质的化学形态。所以说温度的控制对提高生产效率、保证质量有着很重要的作用,同时也使温度的控制在工业生产中被广泛注意,尤其是利用单片机来进行温度控制的研究,望得打官大同行的肯定。
  一、单片机系统总体设计方案
  单片机是进行温度控制系统的主要设备之一,它属于气相色谱仪的一种控制系统,并且通过两个温控箱进行恒温的控制,控温箱的温度会达到600℃左右,并且测量精度能够保证在0.1℃以下,并且以单片机的温度控制系统作为总体设计方法,将其发展中涉及到的软、硬件设备进行研究。
  二、单片机控温系统性能要求及特点
  首先在系统性上来看,它可以通过控制面板和专用计算机来完成温度的控制,并且能够对控温箱的加热性进行保持,同时确定升温幅度,这使其能够对不同需要的温度进行设计,并且实现自动控制。所有温度的控制和保护性都可以通过控制板面上的显示器,表示出来。在加热和保护性上安全程度大幅度提高,可以对温度控制箱的温度进行超限后的继续监控。
  随着电子信息技术的发展,越来越多的新型设备和系统出现在单片机的应用上。尤其以SOC系统为主,发展的十分迅速。很多厂家都将SOC系统应用到最为精密的控制仪表中.SOC系统的COU运行速度较快达到了3.0赫兹,它本身具备功能性模块和存储其,使其储存量,和运行空间上有着很大的提高,这种系统具备自定义模块,可以进行所需的升级和改造,并且使用范围也更加广泛。它不仅在复杂性和系统性上提高了需求量,同时能够使整体线路得到简化。就目前看来SOC系统已经达到复杂系统功能中简化硬件结构的作用,并且使SOC系统成为最佳的控温选择。但是SOC系统的价格十分昂贵,SOC封装的形式上来看,以贴片式封装为主,这种系统在实验形式上来看不能直接和电路板相互连接,所以说应用单片机实现温度控制系统是比较经济实用的。
  就当前看来单片机的种类很多但是在性能方面来说MCS一51系列和AT89C52系列的单片机都具有低电压、高性能的作用。所以这两种单片机都是适合作为控制系统的组成设备。但是我们在选取单片机的同时,还要以成本控制为主要原则,在设备选择上尽量使用容易兼容、升级的芯片。并且在安全温度的控制上来说,要能够及时对电路做出应用的反应,以保证对温控箱的超温保护。
  在单片机的选择上我要遵循如下特点,模块设计简单。在拆装和维修方面十分简单。同时系统的运行稳定性要高,要避免经常性的重启、升级。温控件很多在使用过程中都存在较大的损耗,所以必须价格便宜,零件容易购买。
  三、单片机系统特点
  上文已经针对系统的功能性和应用程度进行了分析,总结出了其体积小、成本低、功能性强的特点,并且在抗干扰性上需要更高的要求,所以本系统先暂定控制主板选择AT89C52作为核心芯片,并且安装在单片机中。其优势性被很好的体现出来,并且在速度、资源传播。上都有这很强的系统性。温度箱的控温要求中使用用R100铂电阻作为温度传感器,Pt100铂在温度内测范围中有着很强的不可忽视性,所以在安装进测温箱时,必须提前对铂电阻温度传感器的非线性进行合理的优化,要在根本上提高系统的测温精度。
  本文采用最小二乘法拟合的方法对铂电阻的非线性进行优化。为了简化系统硬件,控制量采用双向可控硅输出,这样就省去了D/A转换环节。整个系统遵循了冗余原则及以软代硬的原则,并尽可能选用典型、常用、易于替换的芯片和电路,为系统的开放性、标准化和模块化打下良好基础。并且使系统在扩展和配置方面,能够在功能性的基础留有适当的容量,这样可以提高其升级和兼容性。
  四、系统硬件方案选择
  温度控制仪在很大程度上是使用虚拟电路和单片机的两种形式,首先模拟电路 (AnafogCircuit)在控制过程中,能够将运算过程进行放大,并将不同的电压性进行比较。使电容、电阻等外围元件在组成上反应速度更快,,从而达到对检测设备的实施控制。将计算机系统融入到控制技术上是为了提高设备的反应效率,这就使对数控系统的最求超着最高速发展。并且在控制系统中使其丠良好的响应性。在系统选择的过程中,任何系统对于温度都不是一下就成测算出来的,它都需要一个十分缓慢的过程。所以说模拟电路 (AnafogCircuit)的温控性虽然测量准确,但是缺少实施性,这使其优势不能被体现。另外元器件之间的电气关系,是不能通过控制算法来体现的,这样将会加大控制难度
  单片机是大规模集成电路技术发展的产物,属于第四代电子计算机。它是把中央处理单元 CpU(CentralproeessingUnit)、随机存取存储器RAM(Random AcceSSMemory)、只读存储器 ROM(ReadonlyMemory)、定时/计数器以及1/0(InPut//OutPut)输入输出接口电路等主要计算机部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机,它的特点是:功能强大、运算速度快、体积小巧、价格低廉、稳定可靠、应用广泛。由此可见,采用单片机设计控制系统,不仅可以降低开发成本,精简系统结构,而且控制算法由软件实现,还可以提高系统的运行速虑和运行精度,所以这是温控系统中最好的选择。
  五、结束语
  本文通过对单片机的系统选择和比较发现,单片机在温度控制方面有着很大的优势,并且能够完成对温度的实时控制,是未来温度检测的发展方向。
  参考文献:
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