基于溫度傳感器的室內(nèi)智能溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

溫度在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，在冶金、醫(yī)藥、食品制造和化學(xué)制造業(yè)等行業(yè)尤其顯得重要。在適當(dāng)?shù)?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/溫度">溫度下生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和合格率會(huì)大大的提高。

有些藥品的生產(chǎn)和存儲(chǔ)要在很低的溫度下進(jìn)行;石油分餾的過(guò)程中在不同的溫度下才能分離出汽油、柴油、煤油、硫化物;食品的制造和存儲(chǔ)也要在特定的溫度下才能保證質(zhì)量。

在農(nóng)業(yè)大棚蔬菜和室內(nèi)圈養(yǎng)牲畜對(duì)于環(huán)境溫度的要求也很高，大棚蔬菜的溫度基本上要保證在20～30℃。雞舍的育雛期溫度要控制在36℃左右。

隨著社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)于溫度的要求會(huì)越來(lái)越高，這樣就需要系統(tǒng)不但可以測(cè)出室內(nèi)的實(shí)際溫度，還可以通過(guò)上位機(jī)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，調(diào)整環(huán)境的溫度。

1 系統(tǒng)的整體想路

本系統(tǒng)分為上位機(jī)模塊、單片機(jī)模塊、溫度采集模塊、加熱模塊。上位機(jī)采用的是用VC++6.0的軟件環(huán)境來(lái)編寫(xiě)一個(gè)控制界面，用來(lái)控制下位機(jī)的ATmage8單片機(jī)，并且與其通信，傳遞命令和接收信號(hào)，上位機(jī)和下位機(jī)之間利用RS232串口來(lái)進(jìn)行連接;單片機(jī)模塊編程來(lái)控制和采集DS18B20的溫度信號(hào);ATmage8和DS18B20之間采用單總線的方式來(lái)連接。

單片機(jī)模塊和加熱模塊之間接繼電器，由單片機(jī)來(lái)控制。上位機(jī)設(shè)定溫度范圍，發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到后采集溫度傳感器的溫度信號(hào)，處理后得到的溫度值進(jìn)行閾值匹配，控制繼電器的閉合，并傳給上位機(jī)，顯示在上位機(jī)界面。

當(dāng)溫度低于設(shè)定最低閾值時(shí)，開(kāi)啟繼電器，加熱模塊開(kāi)始工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)最高閾值時(shí)，閉合繼電器，加熱模塊停止工作。這樣就達(dá)到了控制溫度的目的。

2 硬件部分設(shè)計(jì)

2. 1 ATmage8單片機(jī)簡(jiǎn)介

ATmage8是一款采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)的基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī)。它承襲了AT90系列所具有的特定，并增加了更多的接口功能，而且在省電性、穩(wěn)定性、抗干擾性及靈活性方面更加的靈活和周全，它所有的寄存器都直接與ALU相連，這樣提高了代碼的效率;含有32個(gè)8位通用寄存囂，8k字節(jié)的Flash程序存儲(chǔ)器可擦寫(xiě)大于10000次。

還帶有兩個(gè)預(yù)分頻的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、一個(gè)帶預(yù)分頻的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器;3個(gè)PMW通道，可實(shí)現(xiàn)任意16位以相位和頻率的可調(diào)PMW脈寬調(diào)制輸出;一個(gè)10位的AD轉(zhuǎn)換，基本滿(mǎn)足大部分的信息采集;片內(nèi)自帶的晶振也是非常的方便;I/O口的拉電流能力可以達(dá)到40 mA，這樣比51單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力大了很多，在此系統(tǒng)中也就可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器。

2.2 溫度傳感器DS18B20

傳統(tǒng)的溫度傳感器往往采用模擬技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣的話就會(huì)遇到線性誤差補(bǔ)償、多點(diǎn)測(cè)量中的切換誤差和信號(hào)的調(diào)理電路的誤差等問(wèn)題，這些問(wèn)題都可以造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，所以數(shù)字化、集成化的溫度傳感器成為發(fā)展的方向。

DS18B20溫度傳感器是DMLLAS公司生產(chǎn)的新一代數(shù)字溫度傳感器。該傳感器將地址線、數(shù)據(jù)線和控制線合為一根雙向串行數(shù)據(jù)的信號(hào)線，并且允許連接多個(gè)DS18B20。

它具有3引腳的T0-92小體積封裝;測(cè)量范圍在-55～+125℃，測(cè)量的精度也小于1℃;3引腳分別接在電源、地和一個(gè)I/O端口上，十分方便。

2.3 硬件部分

室內(nèi)智能溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分主要由單片機(jī)模塊、溫度采集模塊和加熱模塊組成，圖1為系統(tǒng)的組成框圖。

其中上位機(jī)和單片機(jī)之間是互相通信的，上位機(jī)發(fā)送溫度閾值和命令給單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)送當(dāng)前溫度值給上位機(jī);單片機(jī)和DS18B20之間也是互相通信，單片機(jī)發(fā)送初始化和控制命令給溫度傳感器，溫度傳感器把檢測(cè)到的溫度信號(hào)傳給單片機(jī)處理;單片機(jī)控制加熱模塊，經(jīng)過(guò)溫度采集模塊進(jìn)行反饋。這樣就形成可一個(gè)完整的系統(tǒng)。

2.3.1 單片機(jī)模塊

整個(gè)系統(tǒng)中ATmage8是核心的內(nèi)容，它不僅負(fù)責(zé)和上位機(jī)之間的通信、處理溫度傳感器的信號(hào)，轉(zhuǎn)化成溫度值，并且控制電子開(kāi)關(guān)繼電器，以此來(lái)控制加熱模塊。圖2為ATmage8模塊的電路圖。

其中PC6接的是復(fù)位電路，PB6和PB7這連接的是單片機(jī)的振蕩電路，PC6口連接的是R1和C3組成的復(fù)位電路;PD0和PD1讀寫(xiě)口，通過(guò)MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片和串口連接，和上位機(jī)進(jìn)行通信。