摘要：随着科学技术的快速发展，水温自动控制系统已经在我国工业领域内得到的了广泛应用。水温控制系统的工作流程就是预先设定温度，利用温度传感器来测量水温，并把温度的准确值进行实时呈现。因此，基于电子技术的水温自动控制系统，就是实现工业生产活动自动化与智能化的重要途径。本文主要基于电子技术来对水温自动控制系统展开全面的分析。
关键词：电子技术；水温自动控制系统；温度传感器；单片机
近年来，电子技术已经被广泛应用在了众多行业当中。传统的温度控制系统通常都是在水温较低时加热棒会开始工作，因为水温变化的过程存在一定的滞后性，容易导致水温加热过度，在实际操作过程中只能通过人工开展，不能实现实时监测与自动调节，进而造成热能源的浪费。因此，基于电子技术所研究的水温自动控制系统，对整个工业生产活动来说就有着非常重要的意义。
1系统的总体设计方案
在单片机内部会预先设定温度标准数值，温度在经过传感器后就会对水温展开测量工作，并数值传输给单片机，这时单片机就会将得到的温度数据和预先设定的温度标准数值进行对比，若是比预先设定的温度标准数值小，加热继电器就会出现闭合，而功率电路就会被立即启动进行加热，来让水温达到预先设定的标准数值。若是比预先设定的温度标准数值大，加热继电器就会一直维持闭合状态，对应的冷继电器就会被立即启动进行制冷，来把水温降低到预先设定的标准数值。在水温明显超过预先设定的标准温度值以后，对应的报警设备就会被激活。系统设计方案如图1所示。
2硬件的主要设计
2.1单片机的选择
这个系统中的主要控制芯片就是我们所讲的单片机，构成单片机的主要部分有中央处理器、输入/输出端口、储存器、存储器、定时器等，而系统内部的计时器与中断器则是集中在电力芯片之上，形成一个较为完成的计算机系统。现阶段，市面上较为普遍的单片机类型，有C8051、AVR、PIC这些系列等。第一个方案就是将C8051这种单片机当成主要的控制芯片。在这种单片机中拥有着7个主要的中断源，电源所具备的电压就是5V，其主要包含了待机与掉电这两种重要方式，而且这些方式功耗都较低，在进行掉电的过程中，内部RAM所拥有的数据信息依旧存在。同时，这种单片机内部还有着111条较为关键的复位指令。第二个方案就是将51系列中的单片机作为主要的控制芯片。这个系列的单片机主要被集中在硅半导体之上，其主要由运算器件、控制器件、储存器件、I/O及相关电路构成。这个系列的单片机运行周期是1T，在和C8051这个系列的单片机进行对比以后发现，其拥有着运行速度较快、功率消耗更低与抗干扰能力更强等诸多优势。
2.2电源供电线路的选择
基于电子技术的水温自动控制系统，就利用12V电源来开展供电工作，而单片机则由5V直流电源开展供电工作，把电源正极与负极中间，数值为40-20。其中12V这个电源就是整个系统运行过程中的主要电源，12V电压用来驱动电路，并且给对应的显示装置进行供电，而单片机与传感器所使用的电压，则通过12V电源传输到稳压芯片来形成单片机所需要的5V电压。供电电路如图2所示。
2.3复位电路
复位的根本意义就是让单片机在停机以后重新恢复到原本的工作状态，在单片机的复位工作中就是由RST引脚进行控制，这也能够完成掉电复位。而复位带来的主要作用就是让中央处理器与内部所有部件都变成原始的设定数值。若是程序在实际运行过程中发生了错误，我们就能够利用复位操作来让单片机重新工作。而掉电复位这项操作就有着一定的复杂性，一般都是通过单片机所拥有的RST引脚来作为复位的控制基础。
2.4收集温度数据的电路
现阶段，比较常见的温度传感器主要包含了热敏电阻、铂电阻等多种类型。按照传感器自身性能、可靠性、稳定性和价格在进行比对以后发现，就还是首选数字式DS18B20温度传感器作为主要器件。
2.4.1数字式温度传感器的主要特点
数字式温度传感器所拥有的特点可以分成：其一，温度测量范围处于-55℃~125℃之间；其二，能够应用在多点分布式温度测量工作当中；其三，所有器件都拥有着标准的序列号，并且这些序列号能够保留在储存器当中；其四，能够实现一线总线这种借口方式，而且只需要一个端口就可以实现通讯工作；其五，可以在750ms内把温度变成12位数字形式。
2.4.2DS18B20温度传感器的测温
在DS18B20温度传感器中高温度系数就提供了一个周期，这时内部中的技术器件就会在这个周期内来计算振荡器件的技术来获得温度数值。将-55℃所对应的准确数值来传输个计数器件，同时在预先布置给寄存器件。如果在周期完成以前技术器件的数值为0，这时温度寄存器件所拥有的数值机会出现上升，就说明进行测量的温度数值比-55℃大。在这样的情况下，计数器件就会被恢复到标准数值，而这个数值就由累加电路来进行决定，累加电路的主要作用就是对振荡器所拥有的抛物线特点进行补偿。随后计数器件就会重新开始计数直到数值为0，若是周期没有结束，就会一直重复这个过程。累加器件主要用来感受振荡器件所拥有的非线性指标，用来测量温度时获取相对较高的分辨率。
3软件的主要设计
3.1程序的主要流程
首先，对水温自动控制系统开展初始化处理工作，单片机会实时获得检测电路所拥有的信号，并准确判定所拥有的信号能不能达到加热设备的启动要求，若是不能达到加热设备的启动要求，这时单片机就会一直对信号进行检测；反之单片机就会输出相关的信号，来让继电器件开启而触点则处于闭合状态，随后启动加热设备。其次，在延长了一段时间以后，来判定能不能达到加热设备关闭所需要的条件，若是不能达到关闭条件，加热设备就会一直处于开启状态；若是达到了关闭条件，单片机就会发出对应的指令来让继电器关闭，停止所有的加热行为。最后，在运行过程中，单片机会一直检测信号，并且重新判断能不能达到启动加热设备的主要条件。
3.2程序的调试
在开展调试的过程中，还应该充分考虑可能发生的主要问题，而我们所选择调试方式还可以选择单步或者断点这两种运行方式。在系统中出现硬件错误时，充分对硬件进行全面检查，当明确硬件不存在任何错误以后，在开展调试工作。首先，设定初始的水温，同时对温度传感器设定不同的数值参数（每次设定变化5个参数点左右），来对温度传感器与加热设备的灵敏度进行测试，直到调节出较为科学合理的灵敏度数值。其次，利用对外界环境中温度变化程度的模仿，来明确电路是不是在正常状态下工作。最后，充分检测软件与硬件之间是不是可以完全有机结合在一起协调工作，针对程度上所拥有的细节可以进行轻微调整。当软件与硬件充分有机结合在一起后，就要在主要控制芯片中，配置所编写的主要程序。
4结束语
随着社会经济的快速发展，工业生产实现自动化与智能化，就是所有人所关注的重点。在这样的情况下，基于电子技术水温自动控制系统的设计与研发，对工业生产来说就有着至关重要的意义。因此，针对系统的总体设计方案、硬件的主要设计、软件的主要设计展开研究，对水温自动控制系统的构建来讲，就有着非常重要的作用。
参考文献
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[3]汪铭东,梅广辉.基于单片机与DS18B20的机柜温度控制器设计[J].现代电子技术,2014(12):8-10.
作者:彭凤英 单位:重庆科创职业学院
