基于DS18B20的室內智能溫度控制系統設計

摘要：對于一些特定的室內農業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)，提出了一種DS18B20溫度傳感器和ATmage8單片機結合的智能溫度控制系統。該系統主要可分為上位機系統和下位機系統，上位機設定溫度范圍井控制下位機。ATmage8單片機通過(guò)DS18B20采集溫度信號，處理后將溫度值與上位機設定閾值作比較。單片機控制加熱模塊的工作，并且通過(guò)串口傳給上位機顯示當前溫度。在經(jīng)過(guò)實(shí)際的測試，該系統的性能穩定，誤差控制在0．5℃，滿(mǎn)足了小面積的室內應用。
關(guān)鍵詞：智能調節；ATmage8單片機；溫度傳感器；上位機

溫度在工農業(yè)生產(chǎn)中起著(zhù)舉足輕重的作用，在冶金、醫藥、食品制造和化學(xué)制造業(yè)等行業(yè)尤其顯得重要。在適當的溫度下生產(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；食品的制造和存儲也要在特定的溫度下才能保證質(zhì)量。在農業(yè)大棚蔬菜和室內圈養牲畜對于環(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(zhù)社會(huì )生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工農業(yè)生產(chǎn)對于溫度的要求會(huì )越來(lái)越高，這樣就需要系統不但可以測出室內的實(shí)際溫度，還可以通過(guò)上位機來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，調整環(huán)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(huán)境來(lái)編寫(xiě)一個(gè)控制界面，用來(lái)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(lái)進(jìn)行連接；單片機模塊編程來(lái)控制和采集DS18B20的溫度信號；ATmage8和DS18B20之間采用單總線(xiàn)的方式來(lái)連接。單片機模塊和加熱模塊之間接繼電器，由單片機來(lái)控制。上位機設定溫度范圍，發(fā)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(jìn)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(shí)，開(kāi)啟繼電器，加熱模塊開(kāi)始工作，當到達最高閾值時(shí)，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(jiǎn)介
ATmage8是一款采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)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(gè)8位通用寄存囂，8k字節的Flash程序存儲器可擦寫(xiě)大于10000次；帶有兩個(gè)預分頻的8位定時(shí)器／計數器、一個(gè)帶預分頻的16位定時(shí)／計數器；3個(gè)PMW通道，可實(shí)現任意16位以相位和頻率的可調PMW脈寬調制輸出；一個(gè)10位的AD轉換，基本滿(mǎn)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(dòng)能力大了很多，在此系統中也就可以直接驅動(dòng)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(shù)進(jìn)行設計，這樣的話(huà)就會(huì )遇到線(xiàn)性誤差補償、多點(diǎn)測量中的切換誤差和信號的調理電路的誤差等問(wèn)題，這些問(wèn)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(fā)展的方向。DS18B20溫度傳感器是DMLLAS公司生產(chǎn)的新一代數字溫度傳感器。該傳感器將地址線(xiàn)、數據線(xiàn)和控制線(xiàn)合為一根雙向串行數據的信號線(xiàn)，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(gè)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(fā)送溫度閾值和命令給單片機，單片機發(fā)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(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處理；單片機控制加熱模塊，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。