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摘要：隨著科學技術的快速發展，水溫自動控制系統已經在我國工業領域內得到的了廣泛應用。水溫控制系統的工作流程就是預先設定溫度，利用溫度傳感器來測量水溫，并把溫度的準確值進行實時呈現。因此，基于電子技術的水溫自動控制系統，就是實現工業生產活動自動化與智能化的重要途徑。本文主要基于電子技術來對水溫自動控制系統展開全面的分析。
關鍵詞：電子技術；水溫自動控制系統；溫度傳感器；單片機
近年來，電子技術已經被廣泛應用在了眾多行業當中。傳統的溫度控制系統通常都是在水溫較低時加熱棒會開始工作，因為水溫變化的過程存在一定的滯后性，容易導致水溫加熱過度，在實際操作過程中只能通過人工開展，不能實現實時監測與自動調節，進而造成熱能源的浪費。因此，基于電子技術所研究的水溫自動控制系統，對整個工業生產活動來說就有著非常重要的意義。
1系統的總體設計方案
在單片機內部會預先設定溫度標準數值，溫度在經過傳感器后就會對水溫展開測量工作，并數值傳輸給單片機，這時單片機就會將得到的溫度數據和預先設定的溫度標準數值進行對比，若是比預先設定的溫度標準數值小，加熱繼電器就會出現閉合，而功率電路就會被立即啟動進行加熱，來讓水溫達到預先設定的標準數值。若是比預先設定的溫度標準數值大，加熱繼電器就會一直維持閉合狀態，對應的冷繼電器就會被立即啟動進行制冷，來把水溫降低到預先設定的標準數值。在水溫明顯超過預先設定的標準溫度值以后，對應的報警設備就會被激活。系統設計方案如圖1所示。
2硬件的主要設計
2.1單片機的選擇
這個系統中的主要控制芯片就是我們所講的單片機，構成單片機的主要部分有中央處理器、輸入/輸出端口、儲存器、存儲器、定時器等，而系統內部的計時器與中斷器則是集中在電力芯片之上，形成一個較為完成的計算機系統?，F階段，市面上較為普遍的單片機類型，有C8051、AVR、PIC這些系列等。第一個方案就是將C8051這種單片機當成主要的控制芯片。在這種單片機中擁有著7個主要的中斷源，電源所具備的電壓就是5V，其主要包含了待機與掉電這兩種重要方式，而且這些方式功耗都較低，在進行掉電的過程中，內部RAM所擁有的數據信息依舊存在。同時，這種單片機內部還有著111條較為關鍵的復位指令。第二個方案就是將51系列中的單片機作為主要的控制芯片。這個系列的單片機主要被集中在硅半導體之上，其主要由運算器件、控制器件、儲存器件、I/O及相關電路構成。這個系列的單片機運行周期是1T，在和C8051這個系列的單片機進行對比以后發現，其擁有著運行速度較快、功率消耗更低與抗干擾能力更強等諸多優勢。
2.2電源供電線路的選擇
基于電子技術的水溫自動控制系統，就利用12V電源來開展供電工作，而單片機則由5V直流電源開展供電工作，把電源正極與負極中間，數值為40-20。其中12V這個電源就是整個系統運行過程中的主要電源，12V電壓用來驅動電路，并且給對應的顯示裝置進行供電，而單片機與傳感器所使用的電壓，則通過12V電源傳輸到穩壓芯片來形成單片機所需要的5V電壓。供電電路如圖2所示。
2.3復位電路
復位的根本意義就是讓單片機在停機以后重新恢復到原本的工作狀態，在單片機的復位工作中就是由RST引腳進行控制，這也能夠完成掉電復位。而復位帶來的主要作用就是讓中央處理器與內部所有部件都變成原始的設定數值。若是程序在實際運行過程中發生了錯誤，我們就能夠利用復位操作來讓單片機重新工作。而掉電復位這項操作就有著一定的復雜性，一般都是通過單片機所擁有的RST引腳來作為復位的控制基礎。
2.4收集溫度數據的電路
現階段，比較常見的溫度傳感器主要包含了熱敏電阻、鉑電阻等多種類型。按照傳感器自身性能、可靠性、穩定性和價格在進行比對以后發現，就還是首選數字式DS18B20溫度傳感器作為主要器件。
2.4.1數字式溫度傳感器的主要特點
數字式溫度傳感器所擁有的特點可以分成：其一，溫度測量范圍處于-55℃~125℃之間；其二，能夠應用在多點分布式溫度測量工作當中；其三，所有器件都擁有著標準的序列號，并且這些序列號能夠保留在儲存器當中；其四，能夠實現一線總線這種借口方式，而且只需要一個端口就可以實現通訊工作；其五，可以在750ms內把溫度變成12位數字形式。
2.4.2DS18B20溫度傳感器的測溫
在DS18B20溫度傳感器中高溫度系數就提供了一個周期，這時內部中的技術器件就會在這個周期內來計算振蕩器件的技術來獲得溫度數值。將-55℃所對應的準確數值來傳輸個計數器件，同時在預先布置給寄存器件。如果在周期完成以前技術器件的數值為0，這時溫度寄存器件所擁有的數值機會出現上升，就說明進行測量的溫度數值比-55℃大。在這樣的情況下，計數器件就會被恢復到標準數值，而這個數值就由累加電路來進行決定，累加電路的主要作用就是對振蕩器所擁有的拋物線特點進行補償。隨后計數器件就會重新開始計數直到數值為0，若是周期沒有結束，就會一直重復這個過程。累加器件主要用來感受振蕩器件所擁有的非線性指標，用來測量溫度時獲取相對較高的分辨率。
3軟件的主要設計
3.1程序的主要流程
首先，對水溫自動控制系統開展初始化處理工作，單片機會實時獲得檢測電路所擁有的信號，并準確判定所擁有的信號能不能達到加熱設備的啟動要求，若是不能達到加熱設備的啟動要求，這時單片機就會一直對信號進行檢測；反之單片機就會輸出相關的信號，來讓繼電器件開啟而觸點則處于閉合狀態，隨后啟動加熱設備。其次，在延長了一段時間以后，來判定能不能達到加熱設備關閉所需要的條件，若是不能達到關閉條件，加熱設備就會一直處于開啟狀態；若是達到了關閉條件，單片機就會發出對應的指令來讓繼電器關閉，停止所有的加熱行為。最后，在運行過程中，單片機會一直檢測信號，并且重新判斷能不能達到啟動加熱設備的主要條件。
3.2程序的調試
在開展調試的過程中，還應該充分考慮可能發生的主要問題，而我們所選擇調試方式還可以選擇單步或者斷點這兩種運行方式。在系統中出現硬件錯誤時，充分對硬件進行全面檢查，當明確硬件不存在任何錯誤以后，在開展調試工作。首先，設定初始的水溫，同時對溫度傳感器設定不同的數值參數（每次設定變化5個參數點左右），來對溫度傳感器與加熱設備的靈敏度進行測試，直到調節出較為科學合理的靈敏度數值。其次，利用對外界環境中溫度變化程度的模仿，來明確電路是不是在正常狀態下工作。最后，充分檢測軟件與硬件之間是不是可以完全有機結合在一起協調工作，針對程度上所擁有的細節可以進行輕微調整。當軟件與硬件充分有機結合在一起后，就要在主要控制芯片中，配置所編寫的主要程序。
4結束語
隨著社會經濟的快速發展，工業生產實現自動化與智能化，就是所有人所關注的重點。在這樣的情況下，基于電子技術水溫自動控制系統的設計與研發，對工業生產來說就有著至關重要的意義。因此，針對系統的總體設計方案、硬件的主要設計、軟件的主要設計展開研究，對水溫自動控制系統的構建來講，就有著非常重要的作用。
參考文獻
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作者:彭鳳英 單位:重慶科創職業學院
