基于溫度傳感器的室內智能溫度控制系統設計

溫度在工農業生產中起著舉足輕重的作用，在冶金、醫藥、食品制造和化學制造業等行業尤其顯得重要。在適當的溫度下生產的產品質量、產量和合格率會大大的提高。

有些藥品的生產和存儲要在很低的溫度下進行;石油分餾的過程中在不同的溫度下才能分離出汽油、柴油、煤油、硫化物;食品的制造和存儲也要在特定的溫度下才能保證質量。

在農業大棚蔬菜和室內圈養牲畜對于環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。

隨著社會生產力和科學技術的發展，工農業生產對于溫度的要求會越來越高，這樣就需要系統不但可以測出室內的實際溫度，還可以通過上位機來進行實時的控制，調整環境的溫度。

1 系統的整體想路

本系統分為上位機模塊、單片機模塊、溫度采集模塊、加熱模塊。上位機采用的是用VC++6.0的軟件環境來編寫一個控制界面，用來控制下位機的ATmage8單片機，并且與其通信，傳遞命令和接收信號，上位機和下位機之間利用RS232串口來進行連接;單片機模塊編程來控制和采集DS18B20的溫度信號;ATmage8和DS18B20之間采用單總線的方式來連接。

單片機模塊和加熱模塊之間接繼電器，由單片機來控制。上位機設定溫度范圍，發送給單片機，單片機接收到后采集溫度傳感器的溫度信號，處理后得到的溫度值進行閾值匹配，控制繼電器的閉合，并傳給上位機，顯示在上位機界面。

當溫度低于設定最低閾值時，開啟繼電器，加熱模塊開始工作，當到達最高閾值時，閉合繼電器，加熱模塊停止工作。這樣就達到了控制溫度的目的。

2 硬件部分設計

2. 1 ATmage8單片機簡介

ATmage8是一款采用低功耗CMOS工藝生產的基于AVR RISC結構的8位單片機。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8位通用寄存囂，8k字節的Flash程序存儲器可擦寫大于10000次。

還帶有兩個預分頻的8位定時器/計數器、一個帶預分頻的16位定時/計數器;3個PMW通道，可實現任意16位以相位和頻率的可調PMW脈寬調制輸出;一個10位的AD轉換，基本滿足大部分的信息采集;片內自帶的晶振也是非常的方便;I/O口的拉電流能力可以達到40 mA，這樣比51單片機的驅動能力大了很多，在此系統中也就可以直接驅動繼電器。

2.2 溫度傳感器DS18B20

傳統的溫度傳感器往往采用模擬技術進行設計，這樣的話就會遇到線性誤差補償、多點測量中的切換誤差和信號的調理電路的誤差等問題，這些問題都可以造成系統的不穩定，所以數字化、集成化的溫度傳感器成為發展的方向。

DS18B20溫度傳感器是DMLLAS公司生產的新一代數字溫度傳感器。該傳感器將地址線、數據線和控制線合為一根雙向串行數據的信號線，并且允許連接多個DS18B20。

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

2.3 硬件部分

室內智能溫度調節系統的硬件設計部分主要由單片機模塊、溫度采集模塊和加熱模塊組成，圖1為系統的組成框圖。

其中上位機和單片機之間是互相通信的，上位機發送溫度閾值和命令給單片機，單片機發送當前溫度值給上位機;單片機和DS18B20之間也是互相通信，單片機發送初始化和控制命令給溫度傳感器，溫度傳感器把檢測到的溫度信號傳給單片機處理;單片機控制加熱模塊，經過溫度采集模塊進行反饋。這樣就形成可一個完整的系統。

2.3.1 單片機模塊

整個系統中ATmage8是核心的內容，它不僅負責和上位機之間的通信、處理溫度傳感器的信號，轉化成溫度值，并且控制電子開關繼電器，以此來控制加熱模塊。圖2為ATmage8模塊的電路圖。

其中PC6接的是復位電路，PB6和PB7這連接的是單片機的振蕩電路，PC6口連接的是R1和C3組成的復位電路;PD0和PD1讀寫口，通過MAX232電平轉換芯片和串口連接，和上位機進行通信。