CN108508805A - 一种应用单片机温度控制电子系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用单片机温度控制电子系统。该系统包括：温度控制装置、参数设置模块、温控调节模块和单片机模块。本发明通过接触式温度传感器和非接触式温度传感器(红外温度传感器)同时全面地监测第一采温层上的温度，且由于第一采温层和第二采温层为带孔传热板，可以保证有效散热；同时通过温度平均值、平均升/降温速度值和阈值温度确定的关闭加热单元/制冷单元的时刻，对加热单元/制冷单元进行提前关闭，高精度地保证了温度的稳定控制，使得该温控系统精度高，稳定性好，并且通过接触式温度传感器和红外温度传感器获取的温度中的最大值或最小值，实时调节风扇风速的大小，有效地保证了热交换均匀进行，避免了局部温度的骤然变化。

Description

一种应用单片机温度控制电子系统
技术领域
本发明涉及单片机技术领域，更具体的涉及一种应用单片机温度控制电子系统。
背景技术
单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常遇到的问题，以单片机为主要核心的应用技术已成为一项新的工程应用技术。单片机以其集成度高、运筹速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优势，在过程控制系统、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了广泛的应用。温度控制系统是比较常见的和典型的过程系统，温度是生产工业过程中重要的被控参数之一。利用单片机、温度传感器实现对温度的控制，具有体积小、编程简单、价格低的优点，因此，具有很好的发展前景和可靠的使用价值。
目前，对电仪器中主控芯片的温度控制仅能做到大致的测量温度值，及通过简单的散热孔/网进行散热处理，这样的温控系统精度低，稳定性差。
综上所述，现有技术中的温度控制系统，存在精度低，稳定性差的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种应用单片机温度控制电子系统，用以解决现有技术中存在精度低，稳定性差的问题。
本发明实施例提供一种应用单片机温度控制电子系统，包括：温度控制装置、参数设置模块、温控调节模块和单片机模块；
所述温度控制装置包括：第一采温层、第二采温层、接触式温度传感器、红外温度传感器、加热单元、制冷单元和风扇；
所述第一采温层通过支柱设置在所述第二采温层上方，且所述第一采温层和所述第二采温层均为带孔传热板；多个所述接触式温度传感器设置在所述第一采温层底部；多个所述红外温度传感器设置在所述第二采温层顶部，且所述红外温度传感器的位置与所述第一采温层上的孔位置对应；所述加热单元和所述制冷单元均设置在所述第一采温层的底部；多个所述风扇设置在所述第二采温层的顶部；
所述参数设置模块，包括：风扇风速设置单元和阈值温度设置单元；
所述风扇风速设置单元，用于对风扇的风速进行大小设置；
所述阈值温度设置单元，用于对阈值温度大小范围进行设置；
所述温控调节模块包括：加热开始控制单元、加热结束控制单元、制冷开始控制单元、制冷结束控制单元和风速调节单元；
所述加热开始控制单元，用于当所述接触式温度传感器和所述红外温度传感器获取的温度中的任一温度值低于低温阈值时，开启所述加热单元；
所述加热结束控制单元，用于当所述加热单元开启时，根据所述接触式温度传感器和所述红外温度传感器获取的温度平均值，确定平均升温速度值；根据平均升温速度值和阈值温度，计算关闭所述加热单元的时刻；
所述制冷开始控制单元，用于当所述接触式温度传感器和所述红外温度传感器获取的温度中的任一温度值高于高温阈值时，开启所述制冷单元；
所述制冷结束控制单元，用于当所述制冷单元开启时，根据所述接触式温度传感器和所述红外温度传感器获取的温度平均值，确定平均降温速度值；根据平均降温速度值和阈值温度，计算关闭所述制冷单元的时刻；
所述风速调节单元，用于根据所述接触式温度传感器和所述红外温度传感器获取的温度中的最大值或最小值，按照风扇的风速大小设置值实时调节所述风扇风速的大小；
所述接触式温度传感器、所述红外温度传感器、所述加热单元、所述制冷单元、所述风扇、所述风扇风速设置单元、所述阈值温度设置单元、所述加热开始控制单元、所述加热结束控制单元、所述制冷开始控制单元、所述制冷结束控制单元和所述风速调节单元均与所述单片机模块电连接。
进一步地，所述单片机模块还连接有：显示屏。
进一步地，本发明实施例提供的应用单片机温度控制电子系统，还包括：电源模块；所述电源模块包括：220V/5V变压器和LM7805稳压芯片。
进一步地，所述单片机模块还连接有：无线传输模块。
进一步地，所述单片机模块还连接有：预警提示模块。
进一步地，所述第一采温层上的孔和所述第二采温层上的孔位置交错设置。
进一步地，所述接触式温度传感器为贴片温度传感器。
进一步地，所述加热单元为带有继电器的PTC加热器。
进一步地，所述制冷单元为带有继电器的压缩制冷器。
本发明实施例中，提供一种应用单片机温度控制电子系统，与现有技术相比，其有益效果如下：
本发明应用时，将待测温度电仪器/芯片放置在温度控制装置的第一采温层上，通过接触式温度传感器和非接触式温度传感器(红外温度传感器)同时全面地监测第一采温层上的温度，且由于第一采温层和第二采温层为带孔传热板，可以保证有效散热；同时，当接触式温度传感器和红外温度传感器获取的温度中的任一温度值不在阈值温度范围内时，开启加热单元/制冷单元，通过温度平均值、平均升/降温速度值和阈值温度确定的关闭加热单元/制冷单元的时刻，对加热单元/制冷单元进行提前关闭，高精度地保证了温度的稳定控制，使得该温控系统精度高，稳定性好，并且通过接触式温度传感器和红外温度传感器获取的温度中的最大值或最小值，实时调节风扇风速的大小，有效地保证了热交换均匀进行，避免了局部温度的骤然变化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种应用单片机温度控制电子系统原理框图；
图2为本发明实施例提供的一种应用单片机温度控制电子系统中温度控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种应用单片机温度控制电子系统原理框图；
图2为本发明实施例提供的一种应用单片机温度控制电子系统中温度控制装置的结构示意图，参见图1和图2，该系统包括：温度控制装置1、参数设置模块2、温控调节模块3和单片机模块4。该系统还包括：电源模块6；电源模块6包括：220V/5V变压器和LM7805稳压芯片。
进一步地，本发明中的单片机模块4采用型号为STC89C51的单片机。
具体地，温度控制装置1包括：第一采温层11、第二采温层12、接触式温度传感器13、红外温度传感器14、加热单元15、制冷单元16和风扇17。
上述温度控制装置1的结构描述如下：
第一采温层11通过支柱18设置在第二采温层12上方，且第一采温层11和第二采温层12均为带孔传热板；多个接触式温度传感器13设置在第一采温层11底部；多个红外温度传感器14设置在第二采温层12顶部，且红外温度传感器14的位置与第一采温层11上的孔位置对应；加热单元15和制冷单元16均设置在第一采温层11的底部；多个风扇17设置在第二采温层12的顶部。
进一步解释，第一采温层11上的孔和第二采温层12上的孔位置交错设置；接触式温度传感器13为贴片温度传感器；加热单元15为带有继电器的PTC加热器；制冷单元16为带有继电器的压缩制冷器。
具体地，参数设置模块2，包括：风扇风速设置单元21和阈值温度设置单元22。
上述参数设置模块2的功能描述如下：
风扇风速设置单元21，用于对风扇的风速进行大小设置；阈值温度设置单元22，用于对阈值温度大小范围进行设置。
具体地，温控调节模块3包括：加热开始控制单元31、加热结束控制单元32、制冷开始控制单元33、制冷结束控制单元34和风速调节单元35。
上述温控调节模块3的功能描述如下：
加热开始控制单元31，用于当接触式温度传感器13和红外温度传感器14获取的温度中的任一温度值低于低温阈值时，开启加热单元15；加热结束控制单元32，用于当加热单元15开启时，根据接触式温度传感器13和红外温度传感器14获取的温度平均值，确定平均升温速度值；根据平均升温速度值和阈值温度，计算关闭加热单元15的时刻；制冷开始控制单元33，用于当接触式温度传感器13和红外温度传感器14获取的温度中的任一温度值高于高温阈值时，开启制冷单元16；制冷结束控制单元34，用于当制冷单元16开启时，根据接触式温度传感器13和红外温度传感器14获取的温度平均值，确定平均降温速度值；根据平均降温速度值和阈值温度，计算关闭制冷单元16的时刻；风速调节单元35，用于根据接触式温度传感器13和红外温度传感器14获取的温度中的最大值或最小值，按照风扇的风速大小设置值实时调节风扇17风速的大小。
本发明中的电连接关系如下：
接触式温度传感器13、红外温度传感器14、加热单元15、制冷单元16、风扇17、风扇风速设置单元21、阈值温度设置单元22、加热开始控制单元31、加热结束控制单元32、制冷开始控制单元33、制冷结束控制单元34和风速调节单元35均与单片机模块4电连接。
进一步地，本发明中的单片机模块4还连接有：显示屏5、无线传输模块7和预警提示模块8。显示屏5，用于显示实时温度值、风扇风速值等；无线传输模块7，用于提供远程监控功能；预警提示模块8，用于对温度值在阈值温度范围外时进行声光预警。
综上所述，本发明应用时，将待测温度电仪器/芯片放置在温度控制装置的第一采温层上，通过接触式温度传感器和非接触式温度传感器(红外温度传感器)同时全面地监测第一采温层上的温度，且由于第一采温层和第二采温层为带孔传热板，可以保证有效散热；同时，当接触式温度传感器和红外温度传感器获取的温度中的任一温度值不在阈值温度范围内时，开启加热单元/制冷单元，通过温度平均值、平均升/降温速度值和阈值温度确定的关闭加热单元/制冷单元的时刻，对加热单元/制冷单元进行提前关闭，高精度地保证了温度的稳定控制，使得该温控系统精度高，稳定性好，并且通过接触式温度传感器和红外温度传感器获取的温度中的最大值或最小值，实时调节风扇风速的大小，有效地保证了热交换均匀进行，避免了局部温度的骤然变化。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种应用单片机温度控制电子系统，其特征在于，包括：温度控制装置(1)、参数设置模块(2)、温控调节模块(3)和单片机模块(4)；
所述温度控制装置(1)包括：第一采温层(11)、第二采温层(12)、接触式温度传感器(13)、红外温度传感器(14)、加热单元(15)、制冷单元(16)和风扇(17)；
所述第一采温层(11)通过支柱(18)设置在所述第二采温层(12)上方，且所述第一采温层(11)和所述第二采温层(12)均为带孔传热板；多个所述接触式温度传感器(13)设置在所述第一采温层(11)底部；多个所述红外温度传感器(14)设置在所述第二采温层(12)顶部，且所述红外温度传感器(14)的位置与所述第一采温层(11)上的孔位置对应；所述加热单元(15)和所述制冷单元(16)均设置在所述第一采温层(11)的底部；多个所述风扇(17)设置在所述第二采温层(12)的顶部；
所述参数设置模块(2)，包括：风扇风速设置单元(21)和阈值温度设置单元(22)；
所述风扇风速设置单元(21)，用于对风扇的风速进行大小设置；
所述阈值温度设置单元(22)，用于对阈值温度大小范围进行设置；
所述温控调节模块(3)包括：加热开始控制单元(31)、加热结束控制单元(32)、制冷开始控制单元(33)、制冷结束控制单元(34)和风速调节单元(35)；
所述加热开始控制单元(31)，用于当所述接触式温度传感器(13)和所述红外温度传感器(14)获取的温度中的任一温度值低于低温阈值时，开启所述加热单元(15)；
所述加热结束控制单元(32)，用于当所述加热单元(15)开启时，根据所述接触式温度传感器(13)和所述红外温度传感器(14)获取的温度平均值，确定平均升温速度值；根据平均升温速度值和阈值温度，计算关闭所述加热单元(15)的时刻；
所述制冷开始控制单元(33)，用于当所述接触式温度传感器(13)和所述红外温度传感器(14)获取的温度中的任一温度值高于高温阈值时，开启所述制冷单元(16)；
所述制冷结束控制单元(34)，用于当所述制冷单元(16)开启时，根据所述接触式温度传感器(13)和所述红外温度传感器(14)获取的温度平均值，确定平均降温速度值；根据平均降温速度值和阈值温度，计算关闭所述制冷单元(16)的时刻；
所述风速调节单元(35)，用于根据所述接触式温度传感器(13)和所述红外温度传感器(14)获取的温度中的最大值或最小值，按照风扇的风速大小设置值实时调节所述风扇(17)风速的大小；
所述接触式温度传感器(13)、所述红外温度传感器(14)、所述加热单元(15)、所述制冷单元(16)、所述风扇(17)、所述风扇风速设置单元(21)、所述阈值温度设置单元(22)、所述加热开始控制单元(31)、所述加热结束控制单元(32)、所述制冷开始控制单元(33)、所述制冷结束控制单元(34)和所述风速调节单元(35)均与所述单片机模块(4)电连接。
2.如权利要求1所述的应用单片机温度控制电子系统，其特征在于，所述单片机模块(4)还连接有：显示屏(5)。
3.如权利要求1所述的应用单片机温度控制电子系统，其特征在于，还包括：电源模块(6)；所述电源模块(6)包括：220V/5V变压器和LM7805稳压芯片。
4.如权利要求1所述的应用单片机温度控制电子系统，其特征在于，所述单片机模块(4)还连接有：无线传输模块(7)。
5.如权利要求1所述的应用单片机温度控制电子系统，其特征在于，所述单片机模块(4)还连接有：预警提示模块(8)。
6.如权利要求1所述的应用单片机温度控制电子系统，其特征在于，所述第一采温层(11)上的孔和所述第二采温层(12)上的孔位置交错设置。
7.如权利要求1所述的应用单片机温度控制电子系统，其特征在于，所述接触式温度传感器(13)为贴片温度传感器。
8.如权利要求1所述的应用单片机温度控制电子系统，其特征在于，所述加热单元(15)为带有继电器的PTC加热器。
9.如权利要求1所述的应用单片机温度控制电子系统，其特征在于，所述制冷单元(16)为带有继电器的压缩制冷器。
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