浅谈基于PIC16F877单片机的温度控制系统设计

摘　要：现代工业生产或生活中，各种各样的报警装置对安全非常重要。单片机在测控领域中具有十分广泛的应用，既可以测量电信号，又可以测量温度等非电信号。由单片机构成的温度检测、温度控制系统可广泛应用于很多领域。本文讨论应用PIC单片机进行温度测量和控制的问题。给出一种基于PIC16F877单片机的温度控制系统设计方法，并给出了相应的硬件电路、单片机程序的核心部分。

关键词：PIC16F877单片机，LM35温度控制
传统的温度检测控制电路大多以热敏电阻作为温度传感器，但热敏电阻的可靠性较差，测量温度准确率低，而且还必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本文的温度检测控制电路，硬件接线简单，测量精度高，抗干扰能力强，温度测量范围广泛，误差很小。作为一个键盘.显示.数据采集及控制的通用模块，可以用于其他温控系统的设计。
16F877单片机原理
　　金属铂电阻具有性能稳定.精度高.温度系数大.易于线性化处理等一系列优点，使得应用铂电阻作为温度传感器和系统，其模拟量输入通道设计起来比较简单，其线性化处理原理和过程均已成熟。再采用PIC16F877这类单片机实施最优化控制算法和模糊控制算法，通过双向可控硅移相输出控制系统的升温过程，可实现超调量小.控温精度高的控制要求；另外，通过PIC16F877单片机所提供的中断资源.CCP模块和定时/计数器模块的相互配合，可以方便的为系统提供其他的实用功能。系统总体架构按照功能的不同可以分为六大功能模块：模拟量输入部分.控制及数据处理部分.中断式键盘输入部分.过零检测中断输入.LED实时显示部分.双向可控硅输出控制部分。
　　
2.设计思路
2.1 PIC单片机PICl6F877PICl6F877
　　是美国微芯公司的一款中端产品，它的程序存储器是Flash型的，内置了EEPROM，而且这个EEPROM存取并不是使用通信模式，而是以存储器映像寄存器的方式来控制存取的，使用更加方便。在A／D转换方面，分辨率提高到了10bit，而SSP模块是完整的MSSP，它的好处就是支持通信模式下作为主控制器件时的硬件控制能力，而且其片内集成了AD采集模块，可以对温度传感器采集到的信号直接进行采样，从而计算出温度值。
2.2温度传感器LM35LM35
　　是目前市场上常用的一种温度传感器，这种温度传感器使用简单.价格低廉而且性能稳定，它直接将温度值转换为电压值。该传感器在25°C时的输出电压为0.25V，随着温度的升高，输出电压与温度成线性关系，因此，可以根据得到的电压值计算出温度。LM35的主要技术指标如下：（1）比例因子：10mv/℃（2）精度：0.5℃（3）测量范围：-55°C～150℃（4）工作电压：4v～30v（5）非线性度：±0.25℃用户可以根据需要选择不同的LM35的封装形式。LM35直接将温度转换为电压输出。
2.3硬件电路设计
　　测试的过程中，采用一路PIC单片机的片上ADC模块采集LM35输出的电压值。由于温度信号属于缓变信号，信号的变化慢，因此，PIC单片机的A/D可以满足采样率的要求。单片机复位后，每隔一段时间对LM35的电压输出端采样一次，然后根据采集得到的电压计算出温度值判断温度是否超过设定的值。如果超出设定值则灯点亮，否则灯是熄灭的。系统的硬件电路原理图如下图1所示，其中包含以下几个部分：振荡电路.复位电路.PIC单片机及显示电路。

图1系统的硬件电路原理图
3.程序设计
　　程序的流程图如下图2所示，先进行键盘扫描程序的检测半段是否有键按下，没有的话执行键盘显示程序；如果有的话则进行AD采样，将采集得到的数据进行数据转换，然后是显示，再调判断，将采集得到的数据与预先设置的温度值所对应的电压值比较，确定灯是应该点亮还是熄灭。

图2程序流程图
4.结束语
　　本文介绍的是一个简单的温度报警装置，以PIC16F877单片机为核心，采用温度传感器LM35检测出环境温度，用单片机的片上ADC模块对其进行采样，计算出温度值，然后将环境温度转变为电压值，如果温度超过设定的温度值，灯点亮，如果温度在设定的范围内，则灯不会点亮。

参考文献：
[1]马江涛. 单片机温度控制系统的设计及实现[J]. 计算机测量与控制，2004，(12).
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