温度控制器范文1
关键字：DS18B20；STC89C52；温控器
中图分类号：TP273 文献标识码：A
前言
温度是一种基本的环境参数，无论是日常生活还是在工业生产中都要对环境温度进行监测并依据温度做出相应的控制，特别是加热器、热水器、电暖器等家电产品，更是要实时监测与控制温度，这就需要时刻采集温度信号。传统的办法是用热电阻或热电偶等元件来采集温度信息，但需要AD转换模块将采集的模拟量转换为数字量，然后才能进行相应处理，这就造成了硬件的复杂以及成本的提高[1]，同时也降低系统的可靠性和精度。DS18B20的出现大大解决了上述问题，它是美国DALLAS公司生产的新型单总线数字式温度传感器，集温度测量与AD转换为一体，直接输出数字量，单总线、硬件简单，可以实现多点测量，具有体积小，硬件成本低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强等特点，广泛的应用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。
1 硬件结构
本文所设计的智能温度传感器以STC89C52单片机为主控芯片，采用DS18B20采集温度信号，DS12C887提供实时时钟，设计了数码管显示与继电器输出控制，并设计了良好的人机交互界面，方便用户操作，其系统框图如图1所示。
系统工作原理：按键或是红外遥控输入控制命令，包括开机、设定温度、定时选择，系统置位继电器对采暖设备进行加热。实时采集DS18B20温度传感器的信息，并将室温的采集值和设定温度值显示到数码管上，当室温达到指定值时系统控制继电器停止加热，进入保温状态（低功耗加热），在加热的工程中如检测到设备温度超过上限，同样断开继电器停止加热以保护设备，并让蜂鸣器蜂鸣3次提醒用户温度超限了。DS12C887为系统提供准确的时钟，用户可以设定定时开机与定时关机，设定时数码管将切换到显示时间值，设定完成后则继续显示温度值，并可以实时查询设定的时间值和设备表面的温度值。该系统采用了双温双控的控制原理，并设计了低功耗保温，在降低功耗的同时有效的保护了采暖设备。
1.1 STC89C52单片机
STC89C52单片机是宏晶科技推出的新一代单片机之一，指令完全兼容传统的8051系列单片机，可以选择12时钟/机器周期和6时钟/机器周期，具有很高的速率和极低的功耗，抗干扰能力强，具有8K的Flash和512K的RAM，存储空间大，并支持在系统编程（ISP）和在应用中编程（IAP），编写和下载程序极为的方便，并且下载过程可以对应用程序加密，大大提高了产品的安全性。极小的封装有效减少了目标板的体积，定时器、中断、看门狗的等功能模块满足了温控器功能的要求。
1.2 DS18B20温度传感器
DS18B20是美国DALLAS（达拉斯）公司生产的，它是一款新型单总线数字式温度传感器，及温度测量与AD转换为一体，直接输出数字量，硬件电路极为简单。检测温度范围为-55℃～+125℃，测量误差可达±0.5℃，可设置为9位～12位数字量输出，并且每一个DS18B20都具有唯一的序列号，这就可以实现单总线上挂多个DS18B20以实现不同地方的温度多点检测[2]。本文采用了两个DS18B20传感器，一个用于监测室温一个用于采集设备的温度，其连接原理图如图2所示。
DS18B20只有3个管脚，VDD接电源, 3V～5V，GND为地;DQ为数据的输入输出。DQ作为输出时为漏极开路,必须加4.7kΩ的上拉电阻，本文采用了10K的上拉电阻。DS18B20内集成了一个温度传感器、64位ROM、9字节RAM、3字节EERAM(掉电可保存),可将温度信号转换为数字信号直接输出。DS18B20与外部的接口为单总线方式,即数据的输入、输出及同步均由同一根线完成[3]。单片机经过单线接口DQ访问DS18B20的工作流程为：对DS18B20进行初始化，然后发送ROM指令，再发送RAM操作指令，等到转换完成即可处理转换结果。
1.3 时钟日历芯片DS12C887
DS12C887芯片也是美国DALLAS公司生产的，能产生世纪、年、月、日、分、秒等信息具有很丰富的功能。DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持 10年之久；对于一天内的时间记录有12小时制和 24小时制两种模式，12小时制分为AM和PM,并具有闰年自动补偿功能，时间的表示可以选二进制或是BCD码表示，具有可编程方波输出方式和三种可编程中断方式[4]，能为系统提供精确的时钟。DS12C887时钟芯片能为系统提供精确的时钟，为温控器定时功能的提供了可靠的保障。DS12C887与STC89C52的连接示意图如图3所示。
1.4 数码管显示电路
选用了4位数码管显示当前温度和设定温度值以及定时时间，数码管采用了静态显示的方法。选用了74HC573锁存器锁存P0口的状态，一个用于输出数码管的段码，一个用于数码管的位选，原理图如图4所示。
1.5 继电器和蜂鸣器控制
继电器与蜂鸣器选用了三极管的开关原理控制继电器或是蜂鸣器的通与断，当I/O口输出低电平时，三极管导通，继电器或是蜂鸣器置位；当I/O口输出高电平时三极管截止，继电器或是蜂鸣器停止工作。I/O口需串接1K的电阻以起到限流的作用。
2 系统软件设计
系统的软件采用了模块化思想，根据温控器的功能要求，设计了主函数、温度检测函数、显示函数、定时开关机函数、按键处理函数以及红外解码函数。
主函数主要任务是初始化、比较温度值、调用子函数；温度检测主要是采集两个DS18B20的温度值，并返回转换完成的值；显示函数主要是显示当前温度值和设定温度值，还负责显示定时设定的时间和设备的表面温度等信息；定时开关机函数提供设定定时时间，并负责系统的定时开机与关机；按键处理及红外解码函数负责检测按键信息以及接收红外遥控的控制信息，并依据信息作出处理，包括开关机、设定温度值的调节和定时时间的设置。流程图如图5所示。
3 结语
本文所设计的智能温度控制器采用双温双控的原理，可以红外遥控和手动按键控制，可随时调节设定环境温度值和设备安全上限温度值，具有定时开关机的功能。结构简单、功能强大，系统可靠性高、实时性强，用户操作方便，具有很强的实用性，能应用于各种加热设备，具有广泛的应用。
参考文献
温度控制器范文2
关键词：单片机；DS18B20；固态继电器；温度控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）10-0024-02
在漫长的冬季，特别是北方地区，如果室内暖气不理想的话，居室内温度会很低，这将在很大程度上影响到住户的正常生活与身体健康。这时，住户往往会使用一些诸如电暖器等用电设备来为家庭取暖。然而，目前市场上的电暖器往往只能完成加热这个简单的功能，特别是电暖器如果在使用者夜间休息时使用的话，很可能一整夜都在加热工作，这样不仅不安全，而且还造成了电能的浪费。如果有一种电暖器能够智能地完成加热工作的话（即当室内温度值低于一个最低正常值时，电暖器就自动加热；当室内温度值高于一个最高正常值时，电暖器就自动停止加热），将给使用者的生活带来很大方便与实惠。基于此目的，本文设计了一款温度控制器。系统的核心控制器使用AT89S52单片机，采用数字传感器DS18B20构成测温单元，并用数码管作为温度显示器，通过单片机的输出量控制固态继电器交流引脚的导通与断开，从而控制加热装置是否对室内进行加热操作，以达到调节室内温度的目的。
一、总体设计方案
该系统使用AT89S52单片机作为核心控制器，系统输入端包含电源模块和温度采集模块，系统输出端包含温度显示模块和温度控制模块。
二、系统硬件设计与实现
系统硬件电路由单片机最小系统单元、电源单元、温度采集单元、温度显示单元和温度控制单元构成，其总体电路图如图2所示。
（一）单片机最小系统电路设计
单片机的18引脚和19引脚接时钟电路，XTAL1脚是振荡器倒相放大器的输入，接电容和外部晶振的一端，XTAL2是振荡器倒相放大器的输出，接电容和外部晶振的另一端。9引脚为复位输入端，接上电容，电阻能够形成上电复位电路。31脚接高电平，选用片内程序存储器；20引脚为接地，40引脚为电源。电源电路采用桥式全波整流电路与7805稳压模块，向系统提供5V 工作电源。
（二）温度采集单元电路设计
温度采集单元使用DS18B20数字温度传感器，该传感器可以把温度信号直接转换成串行信号供单片机处理。DS18B20的引脚1接地，引脚2接单片机的P3.6引脚，电源+5V和引脚2之间接一个4.7k上拉电阻。
（三）温度显示单元电路设计
温度显示电路主要由2个4位共阳极LED数码管实现（设计时只使用其中的5位），可以显示出室内当前的温度值（可以精确到小数点后一位）。数码管的8位引脚通过74LS245与单片机P0口的8个引脚相连，其中74LS245的19引脚接地，1引脚接+5V高电平，保证数据传输方向是由A口向B口传输。数码管共阳极引脚通过8550三极管与单片机的P2口相连接。三极管作用是提高负载的驱动能力，以便数码管实现动态显示。
（四）温度控制单元电路设计
温度控制电路主要通过固态继电器实现，固态继电器的1、2引脚分别接电源+5V和单片机P1.2引脚，3、4引脚分别接三相插座与220V交流电源。当单片机的P1.2引脚为低电平时，固体继电器的1、2引脚导通，线圈得电，3、4引脚也导通，使三相插座得到220V的电压；当P1.2引脚为高电平时，固体继电器的1、2引脚与3、4引脚均断开，从而使插座失去220V电压。
三、系统软件设计
主程序首先对DS18B20进行初始化，然后DS18B20开始采集室内的温度值，随即完成采集到温度值的转换和传输。两个四位数码管实时显示数字温度计采集到的温度值，并与系统中预先设定的温度值进行比较，当温度值大于设定值时，程序返回继续采集温度；当温度值小于设定值时，单片机的控制端输出低电平，固态继电器交流侧导通，加热装置开始对室内进行加热。当检测到的温度值大于设定值时，单片机控制端输出高电平，固态继电器交流侧断开，加热装置停止加热。系统主流程图如图3所示。
四、结语
本文采用单片机AT89S52为控制核心，用DS18B20作为温度传感器，用2个8位数码管作为显示器，构成温度控制控制器。通过软件的编译与调试，加热装置接到本控制器时运行非常稳定，用在实际生活中，取得令人满意的效果。
参考文献
[1]王守中．51单片机开发入门与典型实例[M]．北京：人民邮电出版社，2007.
[2]张毅刚，彭喜元．单片机原理与应用设计[M]．北京：电子工业出版社，2008.
[3]颜世凡．基于单片机的温度远程显示系统设计[J]．科技创新导报，2010，（17）．
温度控制器范文3
关键词：用电器具，温度调节，采样比较，节能控制
Multiplex Temperature Automatic Regulation Controller
Wang Mu1，Wang Yu2， Su He Lin1
（Sichuan Electric Power Research Institute Sichuan 6100721 Sichuan Electric Power Company of Neijiang Electric Power Bureau o Sichuan Neijiang 6410002）
Abstract： Whether the unit office， room settings， or family application， air–condi tioning， fans and other temperature-regulating device is power consumption big， occupy almost half of electricity， in addition to existing products， mostly manual shift and open-stop， is not convenient， and can not follow the temperature change can be， even in high gear， enter midnight or thunderstorm days a rapid drop in temperature， can also cause the use of human colds and other illnesses occur. To this end， we carried out a " multichannel temperature automatic regulation controller " development， can make the electric fan， air conditioner temperature automatic shifting and open-stop， technical level rises considerably， and is in favor of saving energy and people's physical and mental health.
Key words：Electric appliances， Temperature regulation， Sampling comparison， Energy-saving control
1 设计制作
为完成夏季温度控制，首先选用传感器进行环境温度采样，本装置设计特点是传感器为一组相同的负温型热敏电阻，传感器为一组相同的负温型热敏电阻，实现环境温度采样。采集到的信号送往以六非门集成块为中心的比较判断电路，进行电平转换控制，再经功率放大与导通角等驱动处理，启动无极调压和继电器件，实现风扇、空调的温度控制。对此，我们实施了电路设计，请见图1。
1.1 电路原理
220V交流电分两路工作，一路经降压、整流、滤波、稳压等处理，形成直流工作电源，供给温度传感与判断控制等前端器件工作，另一路则送往可控硅和继电器结点，提供给经温度控制下的动力电源。
在图1中，各段所用的温度采样器件是型号参数相同的3.6 KΩ负温型热敏电阻Rt，故未编序号。另采用的一个54LS04六非门集成电路，是判断控制的中心，贯穿始终。根据运行特点，仪器分成两大部分：
1.2 无极调压控制
从图2中可以看到，第一组热敏电阻Rt和线性电阻R1串联，再与负端电阻R2对12V电源分压，形成对54LS04第一非门1-2的门槛电压值。比如在夏天，当温度为25-280C时，3.6KΩ负温型热敏电阻Rt阻值下降为3KΩ，这时680Ω电阻R2的分压值UR2≥2V，超过门槛值，第一级非门翻转，输出低电平。
为配合低电平信号，我们选用了两个PNP型9015和8550晶体管BG1-2构成复合功放器，经功率放大后的信号，使继电器J1启动。
继电器J1启动后，常开接点J1-1闭合，接通200kΩ电阻R14和电容C1，产生低频振荡，经DB3双向二极管D1送达可控硅控制极，形成较小导通角，输出约100V电压，风扇启动旋转。
若温度再升高，达到28-320C时，第二级热敏电阻Rt下降到约2.4KΩ，560Ω电阻R4的分压值UR4超过74LS04的3-4非门门槛电压，该门翻转，BG3-4导通，继电器J2启动，接通100kΩ电阻的R15和C1，产生中频振荡，使可控硅导通角增大，输出约150V电压，风扇中速旋转。
同理，当温度达到320C以上时，UR6超过3-4非门门槛电压，该非门翻转，BG5-6导通，J3启动，产生最大导通角，可控硅直通，输出全电压，风扇高速转动。
此块电路通过对不同温度的采集，转换为可控硅导通角的调整，使之输出不同交流电压值，实现风扇转速自动控制。反之，当温度低于250C，各级非门都超不过门槛电压，故形成自动关闭，达到节能目的。
温度控制器范文4
[关键词]STC89C52 红外 遥控 温湿度控制器
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0108-03
Design and Realization of Temperature and Humidity Controller with Infrared Remote Control based on STC89C52
Huang Xiuli
（Guangdong Construction Vocational Technology Institute Guangzhou 510440）
[Abstract]The design and realization of temperature and humidity controller with Infrared Remote control based on STC89C52， gets temperature and humidity of the workshop with digital temperature and humidity sensor DHT11， sets and adjusts temperature and humidity directly through infrared receiving and processing module， display real time and set temperature and humidity by use digital tube display module， to human-machine interaction. The whole system is economical， stable performance. The prototype has been running experiment verified its effectiveness and practical value and has a good prospect of application and extension.
[Key words]STC89C52， infrared， remote control， temperature and humidity controller
1.引言
所周知，夏季炎热的环境下，空气的干/湿温差较大，厂房车间内常常比室外温度高，太阳辐射，灯光、人体散发的温度滞留使温度上升，厂房车间的高温闷热，空气不流通，车间粉尘大等不良的工作环境也会导致员工流失率增高、生产力降低，质量控制变差，这些将最终导致客户流失。所以此时应及时将室内带有异味、灰尘、温度高的浑浊空气排出室外，使室内的温度得到降低，改善空气质量。
同时，随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动遥控系统开始进入了人们的生活。而红外线遥控就是目前使用很广泛的一种通信和遥控技术[1]。红外遥控是利用红外线进行传递信息的一种控制系统，红外遥控具有抗干扰，电路简单，编码及解码容易，功耗小，成本低的优点，在家用电器中，彩电、录像机， 录音机、音响设备、空调机以及玩具等产品中应用非常广泛。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。
本设计本着以人为本、经济安全、方便实用为目的，以STC89C52单片机为控制中心， DHT11数字温湿度传感器采集厂房的温湿度[2]，红外线遥控技术实现对温、湿度的设定和调节，当超过设定的温湿度时，自动启动排风扇，实现温度的自动调节，同时，使用数码管显示模块对采集的实时温湿度、设定湿温度进行显示，实现人机交互。本设计主要应用于有高压、有毒气体、粉尘、高温等环境的工业设备和厂房中，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且经济实用，对本设计稍加改变，就可以推广到商场、超市、办公室、宾馆、医院、车站、体育馆、歌舞厅、礼堂、会议室、学校等场所，更可以用于冰箱、灯及窗帘等家用电器，而且在智能家居中应用也十分广泛。
2.基于STC89C52单片机的红外遥控温控器的设计方案
本设计采用8位单片机STC89C52作为温、湿度控制器的核心，厂房的温、湿度采集使用DHT11数字温湿度传感器直接与单片机接口，并通过红外线接收和处理模块，直接对温度进行设定和调节，使用数码管显示模块对采集的实时温湿度、设定湿温度进行显示，实现人机交互。当实时温湿度超过设定温度的上限时，自动启动排风扇，进行排风。排风扇采用交流220V电源，因此在实际使用时，采用继电器进行5V到220V电源的转换。本设计的原理框图如图1所示。
2.1 主控制器电路设计
主控制器电路是由单片机、晶振电路、复位电路、电源电路组成。单片机采用8位的STC89C52单片机；晶振电路是通过2个22pF的电容微调并采用11.0592MHz的振荡频率将时钟信号传给单片机STC89C52；复位电路的上电瞬间所产生的微分脉冲的宽度大于2个机器周期；电源电路采用USB接口供电模式，并通过CH340实现单片机程序的擦写[3]。图2-1所示的是单片机最小系统图，图2-2所示的是工业级USB通信模块和电源供电系统。
2.2 温湿度检测模块设计
本设计的温湿度检测模块电路采用了DHT11数字温湿度传感器[4]。DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。STC89C52单片机（主机）与DHT11数字温湿度传感器采用简化的单总线通信，通过外接一个约5.1kΩ的上拉电阻与单片机IO口直接相连。其电路原理图如图3所示。
1、单总线传送数据位定义
DATA用于STC89C52单片机与DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次传送40位数据，高位先出。数据格式：
8bit湿度整数数据 + 8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据 + 8bit温度小数数据+8bit校验位。
2、数据时序图
STC89C52单片机发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集。信号发送如图4所示。
3、外设读取步骤
STC89C52单片机可通过如下几个步骤完成对DHT11的数据的读取。
步骤一：
DHT11上电后，DATA数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平，DATA 引脚处于输入状态，时刻检测外部信号，测试并记录环境温湿度数据。
步骤二：
设置单片机的I/O输出不小于18ms的低电平，然后将单片机的I/O设置为输入状态，由于上拉电阻，微处理器的I/O即DHT11的DATA数据线也随之变高，等待DHT11做出回答信号，发送信号如图5所示：
步骤三：
DHT11的DATA引脚检测到单片机发出的不小于18ms的低电平信号时，等待低电平信号结束，延迟后，单片机的 I/O 此时处于输入状态，DHT11的DATA引脚处于输出状态。DHT11输出 80微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出 80 微秒的高电平通知单片机准备接收数据。单片机的 I/O检测到 DHT11发出的80微秒的低电平回应信号后，等待80微秒的高电平后开始数据接收，发送信号如图6所示：
步骤四：
由DHT11的DATA引脚输出40位数据，单片机根据I/O电平的变化接收40位数据，位数据“0”的格式为：50 微秒的低电平和 26-28 微秒的高电平，位数据“1”的格式为： 50 微秒的低电平加70微秒的高电平。位数据“0”、“1”格式信号如图7所示：
步骤五：结束信号
DHT11的DATA引脚输出40位数据后，继续输出50微秒的低电平后转为输入状态，由于上拉电阻随之变为高电平。但DHT11内部重测环境温湿度数据，并记录数据，等待外部信号的到来，开始新的循环。
2.3 红外接收与处理模块
红外遥控系统一般由红外发射装置和红外接收设备两大部分组成，红外发射装置又可由键盘电路、红外编码芯片、电源和红外发射电路组成。红外接收设备可由红外接收电路、红外解码芯片、电源和应用电路组成[5]。本系统的发射装置采用了基于TC9012编码芯片的市场上较为廉价的万能遥控器，型号为HS-21其用户识别码为00FF。本设计中主要用到了数字键0-9、“+”、“-”、“EQ”，其中10个数字键用于直接设置所需要的温度，“+”、“-”用于对设定的温度递增和递减，“EQ”用于进入设定温度模式和确定，初始温度设定为23°。
本设计的红外线接收部分采用了红外线一体化接头，型号是TSOP1383。其内部含有高频的滤波电路，专门用来滤除红外线合成信号的载波信号（38KH），并送出接收到的信号。当红外线合成信号进入红外接收模块，在其输出端便可以得到原先发射器发出的数字编码，只要经过单片机解码程序进行解码，便可以得知按下了哪一个按键，而做出相应的控制处理，完成红外遥控的动作。本设计中，利用单片机的P3.2口的第二功能（外部中断0）接收红外线的信号。当红外线的信号从遥控器传输过来，P3.2口电平被拉低，单片机立刻停止其他工作，瞬间转移到接收并处理红外线信号。如图8所示，为红外接收硬件电路图。
2.4 数码管显示电路设计
本设计要实现温、湿度的实时动态显示，由于数码管自发光、亮度高等特点，本系统采用了价格廉价的数码管显示。为了实现动态显示，本系统采用了两片74HC573锁存器驱动段位、位选[6]，两个573锁存器IO口接P0.0～P0.7，数码管的段ABCDEFGH对应74HC573-1芯片，数码管的位WE1～WE6对应74HC573-2芯片，DU（P2.6）段选信号控制74HC573-1锁存器，WE（P2.7）位选信号控制74HC573-2锁存器。图9所示为数码管显示电路原理图。
2.5 风扇控制电路设计
本设计中采用的风扇是交流220V，而控制模块是采用的5v电源，因此要进行弱电控制强电的转换。本系统采用的是继电器进行转换。同时采用了三极管8550驱动继电器。当温湿度传感器DHT11检测到的温湿度超过设定值时，就由单片机P2.3口输出高电平控制8550开通，进而驱动继电器工作，接通220V电源，打开风扇。风扇控制电路原理图如图10所示。
3.系统软件设计流程图
系统单片机每一次上电或复位时，数码管显示初始温度和湿度，此时用通用遥控器进行温湿度的设定，此后数码管显示实时的温湿度值。当温湿度传感器DHT11检测到的温湿度超过设定值时，单片机P2.3口输出高电平控制8550开通，进而驱动继电器工作，接通220V交流电源，打开风扇。部分流程图如图11所示。
4.结论
本设计采用8位单片机STC89C52作为温、湿度控制器的核心，厂房的温、湿度采集使用DHT11数字温湿度传感器直接与单片机接口，并通过红外线接收和处理模块，直接对温度进行设定和调节，使用数码管显示模块对采集的实时温湿度、设定湿温度进行显示，实现人机交互。本设计主要应用于有高压、有毒气体、粉尘、高温等环境的工业设备和厂房中，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且经济实用，可以起到节约能源的作用，对本设计稍加改变，就可以推广到商场、超市、办公室、宾馆、医院、车站、体育馆、歌舞厅、礼堂、会议室、学校等场所，更可以用于冰箱、灯及窗帘等家用电器，而且在智能家居中应用也十分广泛。
参考文献
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温度控制器范文5
[关键词] 半导体激光器；温度控制电路；PID控制
[中图分类号] TN248.4 [文献标识码] A
半导体激光器以其体积小、寿命长、使用简单方便等优点广泛应用于各个领域。其输出激光的线宽与稳定性是影响频标性能指标的重要因素之一[1]。由于激光器输出的中心频率是不稳定的，对注入电流和温度很敏感，因而对于光频标的实现，必须要求半导体激光器输出激光线宽为几兆赫兹，显然，要使激光线宽达到这个要求，必须对半导体激光器的注入电流和激光器的温度进行精密的控制[2-4]。
温度控制核心是用电路控制半导体制冷片（与激光器基座相连）冷却或加热，以保证激光器工作在设定的温度[5]。
1 原理
根据反馈控制原理，我们设计的控温电路流程如下：
PID（Proportional Integral Derivative）控制相当于一个放大倍数可自动调节的放大器，动态放大倍数低，而静态时放大倍数高，从而解决了系统内稳定性与精确度间的矛盾，非常适合系统设计的自动控温的要求。
2 模块功能
3.1 采样及误差放大电路
电阻R3、R4、R5、R6、Rth、Rset构成采样电路。其中，Rth是热敏电阻，其阻值反映了被控对象的温度。这里Rth构成了一个反馈环路，将温度转换为电压值反馈给电路。Rset是温度设置电阻，用来设定我们控制要达到的温度。
3.2 PID控制电路。
U8A、R15、R16、R17构成比例电路，放大倍数Kp=R17/（R15+R16）。
3.3 负反馈电路在PID控制电路之后，还加入了一级负反馈积分电路。U（t）为PID输出的控制信号，Vo为最后驱动功放的纠偏信号。
3 温度显示电路
最右端输出到一个电压表头，以供显示。
25度时热敏电阻Rth为10k，电阻臂平衡，此时U11差分的结果为零，调整R11让电压表显示25.0。
当温度在25.0度上下变化的时候，Rth的值也会变化，变化量被U11差分出来（U11的放大比例由Rth随温度变化曲线决定）送到U12和初始设定好的25.0度的电压做差，这样最后的输出就是当前温度。
4 结论
利用该控温电路的设计，实现对激光器工作温度进行控制。通过对整个电路做出了实验仿真和测试，控温精度达到0.01 ℃。证实了以上设计方法的科学性和实用性。
参考文献：
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温度控制器范文6
温度是生活中常见的物理量，它与我们的生活实时相关，人类对温度研究一直在继续，经过多年发展已经有很多成熟的温度传感器在各个领域的得到了很好应用，下面介绍下温度传感器的分类和设计中温度传感器选择的方法。
（一）温度传感器分类
（1）模拟温度传感器输出的模拟量信号，优点是响应速度较快。
（2）数字温度传感器输出的数字量，它输出响应速度较慢，但接口简便。
工程中常常选用热电阻式温度传感器、热敏电阻式温度传感器、模拟集成式温度传感器、热电偶式温度传感器、智能温度传感器实现对温度检测。
（二）温度传感器的选择
工业上温度传感器有四类：热电偶、热电阻何热敏电阻及集成电路温度传感器；各类温度传感器的温度测量范围不同，应用的环境也不同。
方案：数字温度传感器DS18B20，它的温度测量范围为-55℃～+125℃之间，精度可以达到12位精度，测温分辨率为0.0625℃，工作电压在3V～5.5V之间，它直接输出数字信号，便于单片机进行处理。对于水温控制器进行测温时采用数字芯片，而且可以简化硬件电路，适合用于单片机测温系统中的温度传感器。
温敏元件在应用于温度环境监测的过程中，虽然温敏电阻成本低，可是后续电路麻烦，也要进行温度标定。AD590属于电流型集成温度传感器，且它输出的为模拟信号，且这一输出信号不强，因而需要放大并且需要设计A/D转换电路，而如果设计使用的是普通的放大电路，那么运放的效果难以保证，而且测量放大器价格不低，使得整个系统设计成本得以提高。系统设计采用DS18B20采集温度的变化，这就是任意的多个DS18B20可以在一根总线上挂接的原因，从而方便的进行多点测温，且用串行数字信号输出形式，可以将测量到的温度结果提供给单片机AT89C51的P3.7口，将这一端口作为数据输入。在多点的温度检测和采集系统中，DS18B20有很大的优势。DS18B20的工作电压为+5V，DS18B20的检测温范围为-55℃至125℃，测量精度可达0.5℃，用软件编程可以将DS18B20的温度转换结果的位数得以确定，输出精度位数为9到12位不等，但是它的默认值为12位。
二、显示器选型
本文涉及的单片机测温系统需要对实时温度值/比较的最大值显示即可，适合的显示方案有以下两种。LCD液晶显示和采用七段数码管显示。液晶显示可以显示汉子、英文和数字；数码管适合在显示信息量较小的系统中使用，数码管适合显示数字。由以上可知，数码管显示电路最为简单/低廉。考虑显示的温度从-55℃～+125℃，如果采用七段数码每显示一路就需要3组数码管，再加上温度最大值需要单独显示出来，这样不仅会增加数码管的数量还会增加编写单片机驱动程序难度。因此选择LCD液晶显示器作为显示模块最优，完全可以满足使用要求。
三、软件总体设计
编程采用汇编、C语言均可，这也是其应用广泛、上手快的原因之一。汇编编程指令效率高，适用于对时序要求较高场合，比如本文涉及的DS18B20读写操作可以使用汇编语言对照芯片手册的时序图和讲解逐条来编写驱动模块程序块。C语言编程指令移植性高，代码可以重复使用适合1602LCD的驱动和主程序的编写。
四、总体方案的确定
（一）系统基本框架
设计是利用AT89C51单片机为控制芯片，通过采集温度传感器的数据，通过对采集数据进行运算，实现温度采集和温度控制的设计。系统结构图1所示。设计的目标是实现对水温的采集、通根据设定最大关闭加热设备，如果小于最小的温度值打开加热设备进行加热，达到实现恒温控制的目的。
该温度控制系统由单片机主最小系统，温度采集模块，数码管显示模块，按键设置模块、蜂鸣报警模块、存储模块等组成。设计中需要实现的功能如下：
（1）液晶实时显温度的数据信息。
（2）可通过按键设置触发报警的阈值，也可以通过按键进行设置和修改。
（3）可以实现温度上下阀值报警。
（4）实现恒温控制功能。
系统各模块功能说明：
（1）温度传感器采集模块的功能是采集当前水温度值。
（2）显示模块的功能是显示实时水温。
（3）声音报警模块的功能是当水温值超过设置的阀值就会发出报警声音。
（4）键盘模块的功能是设置水温的上下阀值以及手动报警。
（5）主控模块功能是采集传感器数据、键盘输入信息进行处理输出报警信息和控制加热设备进行加热系统的实时显示。
（二）系统工作原理介绍
考虑到该系统功能较少，由普通单片机即可实现。而AT89C51单片机具有重量轻、体积小、对环境要求不高、抗干扰能力强、可靠性高、价格低廉、灵活性好等优点，故本系统选用AT89C51单片机作为系统主控制器。在温度采集方面，选用单线数字温度传感器DS18B20进行温度数据采集；人机对话界面通过按键盘来设置温度的上下线报警值和数码管显示电路的作用时实时显示水温值，同时在设置参数的时候可以显示当前设置的温度大小；存储电路的作用是实现对设定温度上下阀值进行存储，这样的设计可以保在系统重新工作时不用重新设置温度参数，方便使用；报警电路用于上下阀值的温度报警，当超过上限报警的时候，数码管会点亮，同时发出报警声音，下限也是一样的效果；继电器电路用于控制对水进行加热的设备行工作。
