【摘要】
伴随着微信计算机的诞生，单片机就此产生，单片机是一种将CPU、RAM、ROM、多种I/O口和中断系统以及定时等功能通过超大规模集成电路技术集成到一片硅片上的微型计算机系统，被广泛应用于工业控制行业，并且随着时间的推移和单片机技术的发展，温湿度测控技术在农业的发展取得了较大进步。现本文硬件和软件设计探讨了单片机温度控制系统的设计。
【关键词】
单片机；温度控制系统；设计
自建国以来，我国的科技和社会的发展进入了飞速发展的阶段，人们的生活水平有了极大的进步，尤其是近年来计算机的运用，使得人们生活逐渐迈向智能化的道路。然而科技的发展却给环境带来了巨大的问题，如水污染和大气污染等，诸多问题时刻限制着人们的生活与工作。改善环境问题是人们的生活环境得以改善的重要前提，而湿度和温度是环境的两大基本要素，因此，检测环境的湿度和温度有利于使人们的生活更加舒适，对改善人们生活环境有着重要的影响和意义。
1基于单片机的温度控制系统硬件设计
1．1总体结构
依据功能来分类，单片机的温度控制系统硬件部分可以分为单片机主控模板、输入通道、输出通道和保护电路等五个部分，单片机是整个温度控制系统的核心，由它扩展外部存储器，进而构成主控模板。其中，担当保护电路的温控箱主要由铂电阻温度传感器进行温度的测量并转换为电压信号，转换为数字量的工作则由A/D转换器负责，而且在将数字量通过数字滤波后，不仅能够在显示器中显示出温控箱的温度，在经过专业的控制算法运算后，还能够依据温度值的比较数据控制温控箱的功率，从而实现控制温度的目的。
1．2主控模板设计
主控模板是由四部分组成，即单片机、外部时钟、复位和存储器扩展等电路，其中单纯的单片机内部存储器的容量肯定无法满足整个系统的运行需求，因此必须进行扩展。在扩展存储器的过程中，需要注意的是，数据总线和低8位地址线应当由PO口担任，而高8位地址线则由P2口担任，因为PO口分时复用，因此需要将低8位地址利用地址锁存器锁存。而外部复位电路担任着单片机的复位功能，复位电路的接法有很多种，如上电复位和手动复位键复位等方式。时钟电路采用的是内部模式，在内部形成一个高增益反相的放大器，以此构成所需的振荡器，与外接晶体谐振荡器还能构成自激振荡器，在一定频率中能够获得标准的波特率。
1．3输入通道设计
输入通道主要由温度传感器、A/D转化器等电路组成，利用温度传感器电路将温控箱的温度转化为电量输出是输入通道的主要作用，因为该模式下的电量单片机无法识别，因此需要利用A/D转换器进行转换，并将模拟出来的电量转化为相对应的数字值，从而使单片机在做出良好的判断以及控制。其中温度传感器的种类较多，因材料、构成方式和测量原理的不同，各个温度传感器的测量范围和精度也具有明显的差异性，因此必须依据使用的用途来选择相应的温度传感器。而A/D转化器是温度控制中的重要环节之一，它的转换速度、精度、分辨率和使用价值都对温度控制器起着重要的影响，因此在选用是应当全方位考虑它的测量精度和转换率等问题。
1．4输出通道设计
输出通道主要由温控箱功率调节模块和可控硅输出等电路组成，目前的温控系统都可以利用可控硅来调节功率。而可控硅又分为相位控制和零位控制两种模式，前者能够更加便利的调节电压有效值，在灯光和电炉等方面有着广泛的运用，而后者在大惯性的加热器负载中应用广泛，不仅能够达到温度控制的目的，而且没有相位控制中的高次谐波污染电网。可控硅分为两种，即单向可控硅和双向可控硅，作为功率驱动器件在微机控制系统中起着重要的作用。
1．5保护电路
保护电路的主要功能就是在温控箱温度超标时进行保护，将温度传感器测量的温度与所给定值同电压比较器比较后，当发现温度超标时，电压比较器能够及时的断开加热电阻丝电源，从而起到保护温控箱的作用。
1．6抗干扰措施
在系统抗干扰手段中，硬件抗干扰是最为基础的方式，主要是从防和抗两个角度进行抗干扰。需要注意的是，在进行抗干扰的措施时，主要针对的是对干扰源的抑制或消除，从而将系统的耦合通道断开，实现干扰信号对系统影响的措施，而硬件抗干扰设计的主要措施有隔离、接地和滤波等方式。
2软件设计
2．1主程序模块
主程序模块主要包括上电后的系统初始化和整体软件框架构建两方面的工作，系统初始化需要对单片机、A/D芯片和串口等模块进行初始化，完成初始化后，再进行温度的设定。当温度设定好后，分析并判断系统的运行键能够按下后，系统就能够依据需要调动起各个模块的功能，如数据采集和数据处理等模块，然后循环控制到系统完全停止后即可。
2．2数据采集模块
该模块主要承担着采集温度信号并将模拟量通过A/D转换器转换为数字量，最后提供给单片机的工作。当软件开始工作后，系统将会连续采集多个样本，在进行转换后判断是否达到规定的量，如果没有达到就循环运行直至停止，最后进行数字滤波即可。
2．3数据处理模块
该模块主要分为数字滤波和显示处理等环节，承担着处理A/D转换后数字量的工作，其中数字滤波有着重要的作用。只有经过了转换后的模拟信号才能够被单片机所接受，因此所采集的样本必须多次验证，才能够减少偏差值，在经过多次采样后，通过某种软件算法才能够确保最终值的可靠性，其中所用到的软件算法即数字滤波算法。
2．4抗干扰措施
从软件方面来说，主要有按键消抖和数字滤波两种抗干扰措施。前者主要依靠硬件电路，即RC滤波电路，以及软件延时，即通过软件避开抖动时间两种方式来消除抖动，该方式不仅能够消除抖动，还能同时运作其它模块的功能;而后者主要是将输入的数字依据相应的运算法则转换为另一组数据的方式进行滤波，该方式不仅可靠性高，功能齐全，而且使用时不需要其它硬件设备的配合，不过需要占用一定的处理和运行时间。
3结论
单片机的温度控制系统不仅能够测量和显示当前环境的温度，还能够依据固定的温度进行适当的调整，从而达到调节环境温湿度的目标，而且当温度超出所设定的温度时，系统还会发出警报进行提醒。只有高性价比和良好适应性的系统，才能够被广泛的应用于生活和、工作和实践中，因此具备不断改进系统设计的能力是每个设计者都需要具备的。
作者：王梦轩 单位：成都理科大学
参考文献:
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