单片机设计基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计

一项目简介

   温度报警在生活、工业以及农业上都具有广泛的用途，比如生活上设置一个温度报警功能，可以转换为对火灾的监控；工业上锅炉对温度报警功能，实现对锅炉异常监控等，所以高可靠高精度温度报警控制系统的设计具有重要意义。
本文设计以温度报警和控制功能为核心的温度控制系统，首先实现对实现该功能的要素进行分析，设计系统方案，选择确定以DS18B20传感器来实现温度的检测功能，采用ARM单片机接受传感器检测到的温度数据后，与设定的温度上限范围，温度下限范围进行比较，自动识别温度是否异常，如果识别到温度异常，设计蜂鸣器和LED进行报警，实现温度报警功能，同时采用继电器调节升温和降温功能，使得温度维持在给定范围内；通过分析各个模块的特点，对嵌入式温度控制系统的硬件电路做了详细的分析，对软件算法进行详细的分析，最后对实物制作，完成了以温度控制为核心的嵌入式温度控制系统的实物焊接与制作,设计出一款温度控制系统，其中系统工作稳定，检测灵敏度高，实现对温度的检测、显示以及控制。

二、嵌入式温度控制系统方案设计

  

2.1总体方框图

  以温度控制功能为核心的报警系统，通过满足系统要求的传感器检测温度，单片机读取传感器检测温度值后，对该温度值显示，同时与设定温度上限和下限比较后，判断是否存在温度异常，对蜂鸣器和继电器进行控制，系统框图如图2-1所示。

图2-1 系统框图

2.2温度模块选择介绍

  生活中经常被应用在各种电器里面的能够感测温度信号的探测器主要有三类，分别是定温式探测器、差温式探测器和差定温式探测器。定温式探测器从本质上来讲就是相当于一款温度传感器，当所测温度升高到与开始设置的温度值一样时，那么就会响应并且发出报警声。经常被用来作为温度探测器里面关键元件的主要有以下几类：铂丝、熔点较小的合金、热敏电阻以及双金属板和双金属管。
  方案一：选择模拟集成温度传感器，原因是它由硅半导体集成化这种工艺来制造的，所以习惯性的也把它叫做硅传感器或者是单片集成温度传感器。比较常见的此类产品为AD590。AD590属于温度-电流传感器，其主要的功能是可以有效改善系统抵抗外界因素干扰的能力，但仅仅依靠它并不能完成任务还要借助于相应的放大以及A/D转换电路，实现起来需要连接比较复杂的电路，使用集成电路能够有效减少它的增益偏差，但是却很难实现。
  方案二：选择数字单片机智能温度传感器，它里面主要含有五个模块，分别是A/D转换模块、传感器模块、处理模块、存储模块以及电路模块。我们常见的此类产品为DS18B20传感器。DS18B20传感器是由美国一家公司所制造出来的一类线式温度传感器，它最高可测量125摄氏度最低能够测量零下55摄氏度，并且具有很高的分辨率，它的结果是以16位数字量方式来对外传输，它既可以从寄生电源处获得电能，也能够从远端处获得电能。它还能够同时连接到中央处理器的一条传输线上，所以中央处理器只需要一个通信接口就能够从DS18B20传感器处获得信息，基本不怎么占用CPU的接线端口，而且实现起来并不困难，外接电路也极易实现。
   通过上述两个方案的比较，因为方案二所使用的DS18B20传感器能把所有模块都放置在同一芯片上，方便与单片机连接，DS18B20传感器所用到的技术相比第一种方案里的AD590要更加的先进，因此本文将选择使用DS18B20传感器，DS18B20温度传感器工作原理如图2-2所示。

图2-2 工作原理
  如上图2-2中所示，首先低温度系数晶振将脉冲信