基于DS18B20的室內(nèi)智能溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：對于一些特定的室內(nèi)農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)，提出了一種DS18B20溫度傳感器和ATmage8單片機(jī)結(jié)合的智能溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要可分為上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)設(shè)定溫度范圍井控制下位機(jī)。ATmage8單片機(jī)通過DS18B20采集溫度信號，處理后將溫度值與上位機(jī)設(shè)定閾值作比較。單片機(jī)控制加熱模塊的工作，并且通過串口傳給上位機(jī)顯示當(dāng)前溫度。在經(jīng)過實(shí)際的測試，該系統(tǒng)的性能穩(wěn)定，誤差控制在0．5℃，滿足了小面積的室內(nèi)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：智能調(diào)節(jié)；ATmage8單片機(jī)；溫度傳感器；上位機(jī)

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)臏囟认律a(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和合格率會大大的提高。有些藥品的生產(chǎn)和存儲要在很低的溫度下進(jìn)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(zhì)量。在農(nóng)業(yè)大棚蔬菜和室內(nèi)圈養(yǎng)牲畜對于環(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。隨著社會生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對于溫度的要求會越來越高，這樣就需要系統(tǒng)不但可以測出室內(nèi)的實(shí)際溫度，還可以通過上位機(jī)來進(jìn)行實(shí)時的控制，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)境來編寫一個控制界面，用來控制下位機(jī)的ATmage8單片機(jī)，并且與其通信，傳遞命令和接收信號，上位機(jī)和下位機(jī)之間利用RS232串口來進(jìn)行連接；單片機(jī)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(jī)模塊和加熱模塊之間接繼電器，由單片機(jī)來控制。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，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，開啟繼電器，加熱模塊開始工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)最高閾值時，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
2. 1 ATmage8單片機(jī)簡介
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8位通用寄存囂，8k字節(jié)的Flash程序存儲器可擦寫大于10000次；帶有兩個預(yù)分頻的8位定時器／計數(shù)器、一個帶預(yù)分頻的16位定時／計數(shù)器；3個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10位的AD轉(zhuǎn)換，基本滿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)動能力大了很多，在此系統(tǒng)中也就可以直接驅(qū)動繼電器。
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，這樣的話就會遇到線性誤差補(bǔ)償、多點(diǎn)測量中的切換誤差和信號的調(diào)理電路的誤差等問題，這些問題都可以造成系統(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(nèi)智能溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分主要由單片機(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，溫度傳感器把檢測到的溫度信號傳給單片機(jī)處理；單片機(jī)控制加熱模塊，經(jīng)過溫度采集模塊進(jìn)行反饋。這樣就形成可一個完整的系統(tǒng)。