摘要：從單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計入手，采用MCS-51芯片并通過AD轉(zhuǎn)換來對溫度信號進(jìn)行采集，然后經(jīng)過一系列軟硬件設(shè)計，給出了對溫度進(jìn)行控制的實現(xiàn)方法，同時對系統(tǒng)的散熱過程進(jìn)行了分析。
　　
　　0引言
　　
　　電子電氣元件，尤其是大規(guī)模集成電路因發(fā)熱而產(chǎn)生的問題一直難于解決。而工業(yè)屏柜作為一種集成有多種電子設(shè)備的工業(yè)產(chǎn)品，其溫度的升高常常導(dǎo)致其內(nèi)部的微電子元件（如PN節(jié)）發(fā)生溫度漂移而使得各種參數(shù)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致程序運(yùn)行混亂而失去其原有的功能，或與其原有的功能偏差過大而導(dǎo)致故障。在工業(yè)控制設(shè)備的計數(shù)系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)、數(shù)控液晶顯示模塊、溫度控制單元的模塊、各類傳感器、變頻器中的IGBT模塊和數(shù)控及報警顯示等設(shè)備中，都會存在因過熱而導(dǎo)致的設(shè)備過熱報警或故障。
　　
　　針對此問題，可以為工業(yè)屏柜車設(shè)計散熱節(jié)能方案，以對工業(yè)屏溫度進(jìn)行實時監(jiān)控，使其能夠及時作出響應(yīng)并進(jìn)行散熱，而在沒有過熱的狀態(tài)下僅處于監(jiān)控狀態(tài)，這樣就可達(dá)到散熱和節(jié)能的雙重目的。
　　
　　1系統(tǒng)功能特點
　　
　　工業(yè)屏柜長時間運(yùn)行時，特別是環(huán)境溫度較高的氣候條件下運(yùn)行時，可能會因過熱而停機(jī)，造成無法正常運(yùn)行，進(jìn)而造成嚴(yán)重的生產(chǎn)損失。
　　
　　因此，本文引入了一種單片機(jī)實時溫度測控方案。該方案可對工業(yè)屏的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，一旦發(fā)生過熱，馬上對其采用適當(dāng)?shù)慕禍厣岽胧?，使其溫度被控制在?guī)定的安全范圍之內(nèi)，從而保證其正常運(yùn)行。
　　
　　圖1所示是該工業(yè)屏散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
　　
　　工業(yè)屏柜散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
　　
　　圖1工業(yè)屏柜散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
　　
　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計
　　
　　本方案中采用的散熱系統(tǒng)是由熱電偶溫度傳感器來負(fù)責(zé)采集工業(yè)屏柜的溫度信號，然后通過電路中的信號器對采集到的溫度信號進(jìn)行放大，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，zui后輸入到MCS-51系列的8031單片機(jī)中對信號進(jìn)行處理。處理后的結(jié)果主要有兩方面用途，其一是要將溫度數(shù)值傳送到LED數(shù)碼顯示管中進(jìn)行顯示；另一方面是根據(jù)要求將溫度數(shù)值與安全界限溫度進(jìn)行對比：若其溫度高于安全界限溫度，單片機(jī)則會發(fā)出指令以開啟散熱風(fēng)扇對工業(yè)屏柜進(jìn)行降溫；當(dāng)溫度低于安全界限溫度時，單片機(jī)則會發(fā)出指令立即關(guān)閉散熱風(fēng)扇。這樣，既可保證工業(yè)屏溫度處于安全狀態(tài)的，同時又非常節(jié)能，而且也大大降低了系統(tǒng)能耗。2.1溫度測量電路
　　
　　本系統(tǒng)采用的熱電偶溫度傳感器是工業(yè)上zui常用的溫度檢測元件之一，由于該溫度檢測元器具有測量精度高、測量范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點，所以，本系統(tǒng)以熱電偶溫度傳感器來監(jiān)測工業(yè)屏柜的溫度變化。其工作原理是在確定電極材料之后，將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，以構(gòu)成一個閉合回路。這樣，當(dāng)導(dǎo)體A和B之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，從而在回路中形成一個具有一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。由熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電動勢只與工作端溫度成單值函數(shù)關(guān)系，結(jié)合這一關(guān)系，本文設(shè)計了一種熱電偶溫度測量的方案。其原理圖如圖2所示。
　　
　　熱電偶溫度測量電路
　　
　　圖2熱電偶溫度測量電路。
　　
　　2.2A/D轉(zhuǎn)換電路
　　
　　本設(shè)計采用8位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0804來對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入芯片進(jìn)行處理，zui終將溫度數(shù)值傳送至顯示屏進(jìn)行顯示，其原理電路如圖3所示。
　　
　　A/D轉(zhuǎn)換電路
　　
　　圖3A/D轉(zhuǎn)換電路。
　　
　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計
　　
　　本系統(tǒng)從模塊化軟件設(shè)計理論出發(fā)，將軟件系統(tǒng)分成了幾個子模塊，這樣可以增強(qiáng)各個模塊的可操作性，便于進(jìn)行改進(jìn)和維護(hù)，同時調(diào)用調(diào)試起來也比較容易。本系統(tǒng)軟件主要分為三個模塊，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、溫度顯示，圖4所示是其軟件設(shè)計框圖。
　　
　　軟件設(shè)計框圖
　　
　　圖4軟件設(shè)計框圖。
　　
　　4結(jié)束語
　　
　　本文介紹了一種用單片機(jī)結(jié)合熱電偶溫度傳感器來實現(xiàn)工業(yè)屏柜溫度實時監(jiān)測和控制的散熱方案和實現(xiàn)方法。該方法在實際操作過程中具有較高的測量精度，而且實用性強(qiáng)，同時節(jié)能減排效果也比較明顯。此外，本控制系統(tǒng)可以通過改進(jìn)應(yīng)用到多種需要進(jìn)行散熱的電器及多種工業(yè)設(shè)備之中。