智能溫度控制系統(tǒng)

隨著社會的發(fā)展，科技的進步，以及測溫儀器在各個領域的應用，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]已應用到人們生活的各個方面，但溫度控制一直是一個未開發(fā)的領域，卻又是與人們息息相關的一個實際問題。針對這種實際情況，設計一個溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應用前景與實際意義。

1.系統(tǒng)硬件設計

1.1.溫度檢測電路設計

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DS18B20的輸出能力，在此引腳上加了一個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. 繼電器控制電路設計

在本系統(tǒng)中，由于風扇需要的電流比較高，如果風扇與單片機共用一個電源時，當水泵工作時會將整個電壓拉低，導致單片機以及其他用電芯片不能正常工作，最終導致系統(tǒng)無法正常運作。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扇以外，還有4個元件，分別為兩個電阻一個LED和一個三極管，其中三極管采用了一個型號為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，當有電流從繼電器中流過時，繼電器就會吸合，使風扇通電開始工作，但是由于單片機的IO口驅(qū)動能力不足，不能直接控制繼電器，所以這里加了一個三極管，單片機只需要控制三級管的導通，當三極管導通時，電流從正極經(jīng)過繼電器流向負極，繼電器吸合。當然，控制三極管導通的電流非常小，比直接控制繼電器小很多，單片機的IO口足夠驅(qū)動起來。圖中LEDD1為指示燈，當繼電器閉合的同時，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，而從三極管導通過來的是5V電壓，因此需要加一個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P2.0相連，因此需要抽水泵工作時，只需要控制P2.4為低電平即可，反之則反。

2.系統(tǒng)軟件設計

一個智能化的電路系統(tǒng)要完美執(zhí)行各項功能，除了要有硬件結構作為基礎之外，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飛快發(fā)展的現(xiàn)代，硬件的統(tǒng)一結構和全面化接口，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，因此軟件編程技術變得越來越重要。在本設計所設計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行控制。

2.1.讀出溫度子程序設計

在花房溫度控制系統(tǒng)中，采用DS18B20傳感器進行溫度的檢測，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個字節(jié)存儲了溫度信息，只要對這幾個字節(jié)進行讀取，最后在經(jīng)過CRC校驗，就可以將溫度值讀出。在對DS18B20內(nèi)部數(shù)據(jù)讀取時是非常嚴格的，在時序方面要嚴格按照DS18B20的時序表進行才可以。首先將DS18B20復位，為讀取溫度做好準備，由于在本次設計中只用了一個DS18B20溫度傳感器，因此不需要對ROM序列號進行匹配，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，小數(shù)部分有4個。最后單片機在對這些 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.溫度控制子程序設計

在花房溫度控制系統(tǒng)中，溫度的控制是采用兩個繼電器對溫度進行加熱和降溫。首先實時獲取當前的溫度值，當溫度值大于之前設置的溫度報警上限值時，將驅(qū)動控制風扇的繼電器導通，使風扇開始轉動；反之，當溫度值不大于之前設置的溫度報警上限值時，將驅(qū)動控制風扇的繼電器斷開，使風扇停止轉動。同理，當溫度值小于之前設置的溫度報警下限值時，將驅(qū)動控制加熱片的繼電器導通，使加熱片開始加熱；反之，當溫度值不小于之前設置的溫度報警下限值時，將驅(qū)動控制風扇的繼電器斷開，使加熱片停止加熱。

3.結論

該系統(tǒng)可以通過采集環(huán)境溫度并反饋給單片機，它使用起來相當方便，具有精度高、靈敏度高、便于觀察、體積小、功耗低等優(yōu)點，適合于當作條文處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。該系統(tǒng)結構簡單，抗干擾能力強，適合在自動控制的環(huán)境下進行溫度的控制，具有一定的實際應用價值。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://k2057.cn/w/qk/21223.html