关键词：AT89C51单片机 温度控制 硬件及软件设计
一、引言
针对实验室等对温度极其敏感的一些大型公共场合，为达到对其温度的良好控制，本文从实用的角度以AT89C51为核心设计了一套温度智能控制系统。实践证明，本系统运行情况良好且经济可靠。
二、硬件组成：
本系统主要是针对实验室等一些大型公共场所的温度进行控制。因此我们要求的温度不是一个点，而是一个范围，因此我们设定了一个温度点，在此温度点的上下限附近设定一个回差带，如下图所示。
图 1 温度越限控制示意图
针对以上情况，本系统以AT89C51单片机为核心，组成一个集温度的采集、处理、显示、自动控制为一身的闭环控制系统，其原理框图见图2。图中硬件组成主要由以下几部分组成：单片机信息处理、温度采集、信号转换、显示、报警、键声及控制部分。
图2 温度控制系统原理框图
具体工作如下：
利用集成温度传感器实现对温度的采集，然后信号通过运算放大器、保持器和 A/D转换器将模拟量变为数字量送入单片机进行处理。我们预先从键盘输入一个温度范围（上限报警值和下限报警值、上限值、上限复位值、下限值、下限复位值），通过温度采集系统检测出环境的温度，由数字显示电路显示出当时的温度，当温度高于上限值时，系统将起动制冷设备，把温度降下来，根据采样温度值与下限值的差值占上限与下限之间的差值的百分比平均地起动设备的台数，当温度低于上限复位值时，才关闭全部的设备。制冷设备停止工作。当温度低于下限值时，与高于上限值的控制方法相同。当温度高于或低于报警的上下限值时，报警器发声，提醒工作人员此时温度太高或太低，以做出相应的措施。
其中：
1、 为使整个系统的运行更加完善，本系统在设计时匹配了矩阵式键盘以及由四位LED数码管组成的显示器以显示实时的温度值及事先给定的温度值。
2、 为提高系统的抗干扰能力，在原有硬件的基础上设计了电源检测、报警等电路以促进整个系统的功能更加完善。
3、为使掉电后上次设定的参数不至于丢掉，本系统采用串行EEPROM―24C02进行掉电前的参数存储。24C02和AT89C51的典型接口电路如下：
图3 24C02和AT89C51的接口电路
三、软件设计：
为便于调试，本系统主要采用模块化结构设计，具体由键盘、显示、温度采集、信号处理、A/D转换、D/A转换报警等子程序组成。这里给出主程序框图见图4：
图4 主程序流程图
其中，
1、 本系统采用矩阵式键盘，应用键扫描法进行识别，其程序流程图见图5：
2、 为消除外界对采样系统的干扰，我们采用防脉冲干扰平均值法，计算方便，速度快，且所需内存很小。
3、在该系统中温度范围设定在0℃～50℃，但经A/D转换后的采样值为对应于该温度的电压值，因此本系统的标变换公式为：
这样计算后该系统中温度范围在0℃～51℃。
图5 键盘程序流程图
四、结束语：
整个系统的设计以单片机为核心，实现对温度的采样、处理及控制。本系统运行稳定、工作精度高，且通过键盘可以方便地进行参数修改，真正达到对温度的智能控制。
参考文献
【1】何立民主编。MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术。 北京航空航天大学出版社，1990年1月
【2】杨忠煌，黄博俊主编。单片机8051实务与应用。中国水利水电出版社，2001年6月。
【3】苏文平主编。新型电子电路。北京航空航天大学。1999年1月。
