基于单片机的温度测试系统研究

作者 / 肖凯，广东电网汕头潮阳供电局



基于单片机的温度测试系统研究

作者 / 肖凯，广东电网汕头潮阳供电局

随着科学技术的进步，工业化程度的加深，在如今的工业生产中温度扮演着一个非常重要的角色，这个因素很可能影响到工业生产的重要环节，因此应该引起生产者的重视。本文基于单片机对温度测试系统进行了相关的研究，由于单片机结构简单、功能强大，而且运行速度快、处理能力强、功耗较低，因此使用单片机作为温度测试系统的核心器件是非常有必要的。本文首先整体介绍了系统的结构设计，然后分别从硬件设计和软件设计两个方面来进行研究，对于温度测试系统的研究提供了一定的方法和依据。

单片机；温度测试系统；硬件设计；软件设计

温度作为工业生产中的一个重要参数已经受到了工业领域的广泛关注，温度控制是否严格，将会直接导致产品质量是否合格，因此需要一个完善的、严格的温度测试系统来帮助工业生产提供精度和效率。实际上，单片机已经广泛应用于工业生产之中，单片机的本质就是一个简单的微型计算机。它和PC电脑一样，同样有CPU、RAM、ROM和I/O口组成的，单片机功能十分的强大，结合着它特有的强大的信息处理能力以及快速的运算能力，外部只用为它提供供电电压和晶振就可以完成对数字信息的处理和控制功能。所以，基于单片机的温度测试系统的研究是十分有必要的，可以帮助提高工业生产率和质量。

1. 系统整体结构设计

本次设计的温度测试系统是以单片机为核心，作者选择了AT89S52型号的单片机作为主机，然后配合着其他器件，比如DS18B20型传感器、变送器、A/D转换器等，可以基本完成本次研究，而且起到非常好的温度测试效果。图1是本系统的整体结构设计框图。

图1 系统整体结构图

2. 系统硬件设计

■2.1 元器件的选择

（1）传感器

温度作为测试的一个重要参数，通过传感器将电信号和温度进行数值上的转换，本次研究采用的是DS18B20型号的数字温度传感器，它是一款智能化、高效率的温度传感器，配备有专门的微处理器，广泛应用于工业、化学、制造等多个领域。

（2）单片机

单片机作为本次温度测试系统的核心，它的选取非常重要，合适的单片机会达到事半功倍的效果，倘若型号选择出了问题，将会直接影响实验结果甚至导致实验失败。因此选择一个合适的单片机，需要我们综合考虑各种因素，比如经济实惠、性价比高、工作性能好、稳定性强等，最主要的是应该满足本次研究所需。基于以上考虑，本文选取AT89S52型号的单片机作为主机，不仅可以满足研究需要，也非常的经济实惠。

（3）液晶显示器

液晶显示器作为一种人机交互的界面，它可以很清晰、直观的反应出测试相关参数的数值和变化情况，它是利用电流刺激液晶分子产生对应的点、线、面，然后配合着灯管形成不同的画面呈现在我们的面前。本次设计选取了我国自行研发的FM12232B型号的液晶显示器，这款显示器可以满足本次设计要求，而且稳定性好、操作方便、价格实惠。

■2.2 硬件电路设计

此系统硬件电路的设计主要包括两个方面：其一是测温控制电路的设计，其二是主控制电路的设计。硬件电路以AT89S52型单片机为核心，然后结合预置数字电路和报警电路共同构成了该系统的硬件单元，外部供电电路主要有主控制电路来实现，主要包括三个部分温度采集测试电路，温度信号放大电路，LED显示电路。

3. 系统软件设汁

本次温度测试系统的软件设计部分采用了Keil软件，根据前文的硬件设计部分，相应的软件设计在进行程序编写的过程中要把整个系统进行分割，采用模块化的方式进行程序编写，这样可以把一个复杂的问题简单化，有利于问题的解决。最后把这些子程序进行整合，由主程序调用实现相应的功能。

■3.1 温度采集程序

在温度采取这一部分，本系统采用DS18B20传感器自带的驱动程序来对温度变化进行样本采集。采集函数是

unsignedint Read Temperature，此函数在实际执行过程中要经过一系列的操作，比如温度传感器清零复位、开启温度转换器，待温度转换器打开之后在重新设置温度传感器初始值，然后读取序列号，最后再读入温度的最低值和最高值，送入处理器进行计算和处理。

■3.2 LED显示模块

基于单片机的温度测试系统采用动态的LED显示模块，在连续显示的情况下，需要保证每一位在输出二进制代码的时候对应的内容完全相同。倘若要显示不同的内容，应该采用轮流显示的LED方式来实现，这时让某一位字位线于某一时刻处于导通状态，保证其他各位是关闭状态，这样就能达到对应的效果。

■3.3 温度测试程序

系统在监控过程中对温度的检测会存在一定的误差，从而导致测量结果与实际不符，比如说在不同的温度和压力值下，测试的标准会有所不同，因此需要改变测量标准，检测的温度和传感器的输出电压值存在一定的曲线关系，并且是非线性关系。出现这种情况，需要通过查表法和计算法来确定对应电压下的温度值，然后对相关数据进行收集和整理。

4. 结语

本文设计的以单片机为核心的温度测试系统方案可行，而且具有一定的报警功能，当温度过高，超过预先设置的阈值，就会发出警报，提醒操作人员对及时的调整温度，防止情况恶化，对工业生产起到非常有利的作用。这个系统的应用十分广泛，可以在众多工业环境中引入该温度测试系统，如锅炉温度测试或者实验室仪器温度测试等，作者预测这个温度测试系统应用前景非常的好，应用范围也很广，具有很实用的商业价值。

＊ ［1］夏志华.基于单片机的温度控制系统的研究与实现［J］.煤炭技术，2013

＊ ［2］马丽丽等.基于单片机的温度检测系统硬件设计［J］.现代仪器，2012

＊ ［3］柴恒蕾.基于单片机的温度测控系统设计［J］.企业技术开发，2011

＊ ［4］刘文涛.单片机应用开发实例［M］.北京：清华大学出版社，2005.