智能溫度控制系統(tǒng)

隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近年來，溫度控制系統(tǒng)[1]已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，但溫度控制一直是一個(gè)未開發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個(gè)實(shí)際問題。針對這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。

1.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1.溫度檢測電路設(shè)計(jì)

在花房的溫度控制系統(tǒng)中，溫度檢測部分我們采用了DS18B20芯片，其硬件電路比較簡單。

如上圖所示，DS18B20溫度傳感器只有3個(gè)引腳，其中第一引腳為電源GND，第二引腳為數(shù)據(jù)傳輸引腳，為了增強(qiáng)DS18B20的輸出能力，在此引腳上加了一個(gè)10K的上拉電阻，如圖中R2所示，第三引腳為電源VCC，只需要連接電源正極即可。

1.2. 繼電器控制電路設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)中，由于風(fēng)扇需要的電流比較高，如果風(fēng)扇與單片機(jī)共用一個(gè)電源時(shí)，當(dāng)水泵工作時(shí)會將整個(gè)電壓拉低，導(dǎo)致單片機(jī)以及其他用電芯片不能正常工作，最終導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)作。因此在本系統(tǒng)中，采用了繼電器[3]作為控制抽水泵的控制電路。

圖中除了如我們所說的繼電器和風(fēng)扇以外，還有4個(gè)元件，分別為兩個(gè)電阻一個(gè)LED和一個(gè)三極管，其中三極管采用了一個(gè)型號為9012的PNP三極管，其作用是起信號放大的作用。從圖中可以看出，當(dāng)有電流從繼電器中流過時(shí)，繼電器就會吸合，使風(fēng)扇通電開始工作，但是由于單片機(jī)的IO口驅(qū)動能力不足，不能直接控制繼電器，所以這里加了一個(gè)三極管，單片機(jī)只需要控制三級管的導(dǎo)通，當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，電流從正極經(jīng)過繼電器流向負(fù)極，繼電器吸合。當(dāng)然，控制三極管導(dǎo)通的電流非常小，比直接控制繼電器小很多，單片機(jī)的IO口足夠驅(qū)動起來。圖中LEDD1為指示燈，當(dāng)繼電器閉合的同時(shí)，LED也會亮。圖中R3和R4都為限流分壓電阻，由于LED的額定電壓為2V，而從三極管導(dǎo)通過來的是5V電壓，因此需要加一個(gè)1K電阻與LED燈串聯(lián)在一起，起分壓的作用，及1K電阻上面有3V電壓，LED兩端有2V電壓，這樣LED燈就不會因電壓過高而燒壞。三極管基極與單片機(jī)P2.0相連，因此需要抽水泵工作時(shí)，只需要控制P2.4為低電平即可，反之則反。

2.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

一個(gè)智能化的電路系統(tǒng)要完美執(zhí)行各項(xiàng)功能，除了要有硬件結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)之外，還需要有與其配套的驅(qū)動程序才可以完成。特別是在微電子技術(shù)飛快發(fā)展的現(xiàn)代，硬件的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)和全面化接口，使很多系統(tǒng)只需要更改軟件驅(qū)動程序就可以完成各種不同的功能，因此軟件編程技術(shù)變得越來越重要。在本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的花房溫度控制系統(tǒng)中，也是由于軟件驅(qū)動程序的存在，再配合硬件電路，才能使系統(tǒng)完成溫度的檢測并對其進(jìn)行控制。

2.1.讀出溫度子程序設(shè)計(jì)

在花房溫度控制系統(tǒng)中，采用DS18B20傳感器進(jìn)行溫度的檢測，其中在溫度檢測中，溫度的讀取子程序是必不可少的，溫度的讀取的主要就是對DS18B20中RAM中字節(jié)的讀取，在18B20的RAM中有9個(gè)字節(jié)存儲了溫度信息，只要對這幾個(gè)字節(jié)進(jìn)行讀取，最后在經(jīng)過CRC校驗(yàn)，就可以將溫度值讀出。在對DS18B20內(nèi)部數(shù)據(jù)讀取時(shí)是非常嚴(yán)格的，在時(shí)序方面要嚴(yán)格按照DS18B20的時(shí)序表進(jìn)行才可以。首先將DS18B20復(fù)位，為讀取溫度做好準(zhǔn)備，由于在本次設(shè)計(jì)中只用了一個(gè)DS18B20溫度傳感器，因此不需要對ROM序列號進(jìn)行匹配，然后是向溫度傳感器輸入開始讀取溫度的命令，18B20接受到命令之后，開始向單片機(jī)傳送帶有溫度信息的字節(jié)，其中傳輸方式為由高位到地位，總共有12的字節(jié)，其中整數(shù)部分有7個(gè)，小數(shù)部分有4個(gè)。最后單片機(jī)在對這些 數(shù)據(jù)整合處理，并將溫度以字符串的方式顯示在液晶屏上。

2.2.溫度控制子程序設(shè)計(jì)

在花房溫度控制系統(tǒng)中，溫度的控制是采用兩個(gè)繼電器對溫度進(jìn)行加熱和降溫。首先實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前的溫度值，當(dāng)溫度值大于之前設(shè)置的溫度報(bào)警上限值時(shí)，將驅(qū)動控制風(fēng)扇的繼電器導(dǎo)通，使風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動；反之，當(dāng)溫度值不大于之前設(shè)置的溫度報(bào)警上限值時(shí)，將驅(qū)動控制風(fēng)扇的繼電器斷開，使風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動。同理，當(dāng)溫度值小于之前設(shè)置的溫度報(bào)警下限值時(shí)，將驅(qū)動控制加熱片的繼電器導(dǎo)通，使加熱片開始加熱；反之，當(dāng)溫度值不小于之前設(shè)置的溫度報(bào)警下限值時(shí)，將驅(qū)動控制風(fēng)扇的繼電器斷開，使加熱片停止加熱。

3.結(jié)論

該系統(tǒng)可以通過采集環(huán)境溫度并反饋給單片機(jī)，它使用起來相當(dāng)方便，具有精度高、靈敏度高、便于觀察、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合于當(dāng)作條文處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，適合在自動控制的環(huán)境下進(jìn)行溫度的控制，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://www.007hgw.com/w/qk/21223.html