STM32F103X单片机采用光纤测温探头的温度监控装置设计(3)
4）嵌入式软件的编写和调试；
5）设计出温度控制器实物，并进行仿真调试。
6）数据处理的手段；由于本系统的测量要求不高，所以数据处理采用顺序查表和线性插值的方式来解决结果的线性化问题
1.3 课题的研究方案
温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统[9]。温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好得多，可控性方面也有了很大的提高[10]。
温度是一个非线性的对象，具有大惯性的特点，在低温段惯性较大，在高温段惯性较小。对于这种温控对象，一般认为其具有以下的传递函数形式：
（1-1）
本设计采用的系统图研究方案图如图1.1.
图1.1 系统研究方案图
此方案采用STM32系列单片机系统来实现。单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。此系统可以用LED液晶显示屏来显示炉内温度的实际值，能用键盘按钮控制系统的功能的实现。本方案选用了STM32F103RBT6芯片，不需要外扩展存储器，可使系统整体结构更为简单。
传统的模拟控制系统难以实现复杂的控制规律，控制方案的修改也较为繁琐。采用以单片机为控制核心的控制系统，尤其对温度控制，可达到模拟控制所达不到的效果，并且实现显示和键盘设定功能，大大提高了系统的智能化。也使得系统所测得结果的精度大大提高。所以，本次毕业设计采用了此方案。
2 荧光测温原理研究
荧光物质的发光机理是根据分子原理，稀土掺杂的氧化物中的高价化合价的正离子，在激光、紫外光等高能射线照射下，离子受激发，从基态跃迁到激发态，然后再从激发态返回到能量较低的能态时，放出辐射能而发光，这种光即为荧光[11]。
2.1 荧光发光基本原理
由普朗克定理我们知道，当物体接收到某种形式的能量的时候，会发生电子跃迁的现象。电子在跃迁的过程中伴随着光波的发射。如式(2.1)所示
（2.1）
式（2.1）中E1和E2 分别位于电子在高和低能级时的能量（E2>E1），h为普朗克系数，c为光速，λ为发出光子的波长。
实际上，E1和E2 分别位于两条能带之中，所以观测到的不是某一波长的光，而是某一波段的光。当激励停止时，发光现象仍然会持续一段时间，如果持续的时间等于电子在能级之间跃迁的时间（≤10-6s），那么称这种光为荧光；如果持续的时间比预期的时间长（10-3—10s），那么称这种光为磷光。荧光物质的发光一般遵循斯托克斯定律，即当用能量较高的光 照射荧光物质，可以激发出能量较低的荧光 ( ， )。荧光一般处于可见光波段。
以下四个步骤可以具体分析荧光发光的过程：
a) 处于基态最低振动能级的荧光物质分子受到紫外线等电磁能量的辐射，吸收了和它所具有的特征频率相一致的光线，跃迁到第一电子激发态的各个振动能级。
b) 被激发到第一电子激发态的各个振动能级的分子，通过无辐射跃迁，降落到第一电子激发态的最低振动能级。
c) 降落到第一电子激发态的最低振动能级的分子，继续降落到基态的各个不同振动能级，同时发射出相应的光量子，即荧光。