智能温度控制系统研究

谢国坤 贾亚娟 郑凯

【摘 要】智能温度控制系统采用现在流行的STC89C52单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。该温度控制系统采用单片机进行控制，不仅具有控制方便、简单、灵活等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。该设计已应用于花房，可对花房温度进行智能监控。

【关键词】温度控制；STC89C52；DS18B20

【中图分类号】 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）05-0103-02

0 引言

随着社会的发展与科技的进步，以及测温仪器在各个领域的广泛应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统[1]已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。

1 系统硬件设计

1.1 温度检测电路设计

在花房的温度控制系统中，温度检测部分采用了DS18B20芯片[2]，其硬件电路比较简单，其接口电路如图1所示。

DS18B20温度传感器只有3个引脚，其中第一引脚为电源GND，第二引脚为数据传输引脚，为了增强DS18B20的输出能力，在此引脚上加了一个10 K的上拉电阻，如图1中R2所示，第三引脚为电源VCC，只需要连接电源正极即可。

1.2 继电器控制电路设计

在本系统中，由于风扇需要的电流比较高，如果风扇与单片机共用一个电源时，当水泵工作时会将整个电压拉低，导致单片机及其他用电芯片不能正常工作，最终导致系统无法正常运作。因此在本系统中，采用了继电器[3]作为控制抽水泵的控制电路，其电路连接图如图2所示。

图2中除了继电器和風扇以外，还有4个元件，分别为2个电阻1个LED和1个三极管，其中三极管采用了一个型号为9012的PNP三极管，其起到信号放大的作用。从图2中可以看出，当有电流从继电器中流过时，继电器就会吸合，使风扇通电开始工作，但是由于单片机的IO口驱动能力不足，不能直接控制继电器，因此增加了一个三极管，单片机只需要控制三极管的导通，当三极管导通时，电流从正极经过继电器流向负极，继电器吸合。当然，控制三极管导通的电流非常小，比直接控制继电器小很多，单片机的IO口足够驱动起来。LEDD1为指示灯，当继电器闭合的同时，LED也会亮。R3和R4均为限流分压电阻，由于LED的额定电压为2 V，而从三极管导通过来的是5 V电压，因此需要加一个1 K电阻与LED灯串联在一起，起分压的作用，即1 K电阻上面有3 V电压，LED两端有2 V电压，这样LED灯就不会因电压过高而烧坏。三极管基极与单片机P2.0相连，因此需要抽水泵工作时，只需要控制P2.4为低电平即可。

2 系统软件设计

一个智能化的电路系统要完美执行各项功能，除了要有硬件结构作为基础之外，还需要有与其配套的驱动程序，特别是在微电子技术飞快发展的现代，硬件的统一结构和全面化接口，使很多系统只需要更改软件驱动程序就可以实现各种不同的功能，因此软件编程技术变得越来越重要。在花房温度控制系统的设计中，也是由于软件驱动程序的存在，再配合硬件电路，才能使系统完成温度的检测并对其进行控制。

2.1 读出温度子程序设计

在花房温度控制系统中，采用DS18B20传感器进行温度的检测。在温度检测中，读取温度子程序是必不可少的。温度的读取主要是对DS18B20的RAM中字节的读取，在DS18B20的RAM中有9个字节存储了温度信息，只要对这几个字节进行读取，最后再经过CRC校验，就可以将温度值读出。在对DS18B20内部数据读取时是非常严格的，在时序方面要严格按照DS18B20的时序表进行。首先将DS18B20复位，为读取温度做好准备。由于该设计只用了一个DS18B20温度传感器，因此不需要对ROM序列号进行匹配。然后向温度传感器输入开始读取温度的命令，DS18B20接受到命令之后，开始向单片机传送带有温度信息的字节，其中传输方式为由高位到地位，总共有12个字节，其中整数部分有7个，小数部分有4个。最后单片机再对这些数据整合处理，并将温度以字符串的方式显示在液晶屏上。其温度读取子程序流程图如图3所示。

2.2 温度控制子程序设计

在花房温度控制系统中，温度的控制是采用两个继电器对温度进行加热和降温。实时获取当前的温度值，当温度值大于之前设置的温度报警上限值时，将驱动控制风扇的继电器导通，使风扇开始转动；反之，当温度值不大于之前设置的温度报警上限值时，将驱动控制风扇的继电器断开，使风扇停止转动。同理，当温度值小于之前设置的温度报警下限值时，将驱动控制加热片的继电器导通，使加热片开始加热；反之，当温度值不小于之前设置的温度报警下限值时，将驱动控制风扇的继电器断开，使加热片停止加热。温度控制子程序流程图如图4所示。

3 结语

该系统可以通过采集环境温度并反馈给单片机，使用起来相当方便，具有精度高、灵敏度高、便于观察、体积小、功耗低等优点，适合于当做条文处理模块嵌入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统结构简单，抗干扰能力强，适合在自动控制的环境下进行温度控制，具有一定的实际应用价值。

参 考 文 献

[1]陈彦霖.基于单片机的温度控制系统[J].电子技术与软件工程，2018（2）.

[2]王安敏.基于SD5020温度传感器的数字温度计[J].计算机与数字工程，2018（2）.

[3]叶雪荣.航天继电器贮存过程吸合时间退化机理研究[J].电工技术学报，2017（6）.

[责任编辑：钟声贤]