室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)

1、室內(nèi)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)摘要在現(xiàn)代人類的生活環(huán)境中, 溫度扮演著極其重要的角色。在人們的生產(chǎn)生活中, 無(wú)論生活在哪里, 從事什么工作,都要時(shí)時(shí)刻刻與溫度打著交道。尤其是在18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái),工業(yè)發(fā)展與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都與能否掌握溫度, 有著密不可分的聯(lián)系。因此,溫度的監(jiān)測(cè)與控制與人類的生產(chǎn)生活有著十分重要的意義。我們通過(guò)STC12C5A60S2單片機(jī)和DALLAS公司DS18B20溫度傳感器對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制實(shí)現(xiàn)溫度的相對(duì)穩(wěn)定具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作實(shí)踐對(duì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制理論應(yīng)用，研究新技術(shù)學(xué)習(xí)知識(shí)增強(qiáng)動(dòng)手能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵字：溫度控制 DS18B20 單片機(jī)

2、 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄論文共 45 頁(yè)1引言51.1項(xiàng)目概述51.2設(shè)計(jì)目的51.3設(shè)計(jì)任務(wù)51.4研究思路和方法62項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì)72.1系統(tǒng)原理框圖與工作原理72.1.1國(guó)內(nèi)外室溫控制技術(shù)研究72.1.2系統(tǒng)原理框圖設(shè)計(jì)73.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)83.1電源模塊83.2控制系統(tǒng)模塊83.3溫度檢測(cè)93.3.1常用溫度檢測(cè)傳感器93.3.2 DS18B20溫度傳感器電路113.4驅(qū)動(dòng)模塊123.4.1半橋驅(qū)動(dòng)原理123.5升溫模塊123.6人機(jī)交互模塊133.6.1 1602液晶顯示133.6.2 紅外遙控操作原理143.6.3紅外接收電路144.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)154.1程序流程圖154.2溫度采集16

3、4.2.1DS18B20軟件定義164.2.2溫度的計(jì)算164.3紅外遙控164.4電機(jī)的PWM控制224.5發(fā)熱電阻絲的控制245.調(diào)試運(yùn)行255.1溫度傳感器校準(zhǔn)255.2溫度調(diào)節(jié)時(shí)間265.3溫度波動(dòng)范圍265.4系統(tǒng)參數(shù)276.系統(tǒng)優(yōu)化286.1優(yōu)化控制方式286.2美化外形結(jié)構(gòu)286.3.擴(kuò)展系統(tǒng)應(yīng)用28結(jié) 論30致 謝31參考文獻(xiàn)32附件一：原理圖33附件二：源程序341引言1.1項(xiàng)目概述我們的項(xiàng)目開發(fā)針對(duì)的對(duì)象是收入水平不高，買不起空調(diào)，有希望能不受熱受冷舒適的生活。并且本系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，成本低廉。本系統(tǒng)包括：溫度采集、無(wú)線人機(jī)交互、自動(dòng)控制、異常報(bào)警等四部分。1、溫度采集溫度采集

4、通過(guò)DS18B20將環(huán)境溫度采集反饋回單片機(jī)并在顯示界面上顯示出來(lái)。2、無(wú)線人機(jī)交互使用者可以通過(guò)遙控器設(shè)置風(fēng)速，溫度等模式。3、自動(dòng)控制通過(guò)使用者設(shè)置的風(fēng)速、溫度和采回來(lái)的環(huán)境溫度通過(guò)單片機(jī)自動(dòng)對(duì)加熱和風(fēng)速進(jìn)行控制，起到自動(dòng)控制環(huán)境溫度的作用。4、異常報(bào)警對(duì)于在使用時(shí)產(chǎn)生異常，比如溫度過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)發(fā)起聲光報(bào)警提示出現(xiàn)問(wèn)題。1.2設(shè)計(jì)目的人們?cè)谌粘５纳钪?，烈日炎炎的夏季?huì)使人們感覺(jué)酷暑難耐，在白雪皚皚的冬季又會(huì)冷的瑟瑟發(fā)抖；于是人們就想買臺(tái)空調(diào)，可是空調(diào)又太昂貴，對(duì)于大部分低收入階層來(lái)說(shuō)很難能承擔(dān)起著部分費(fèi)用。而夏日買的電風(fēng)扇又在冬天又不能使用，冬日的電熱爐有不能在熱天使用；季節(jié)一交替就要將

5、其封存起來(lái)，不利于設(shè)備的有效使用，在存儲(chǔ)時(shí)候又要占據(jù)多余的空間，帶來(lái)了不少麻煩。而在這種情況下我們發(fā)現(xiàn)為什么不將風(fēng)扇和電熱爐有效結(jié)合起來(lái)再加上一些傳感器和控制器組成一個(gè)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，這樣價(jià)格便宜而且一年四季都能使用。還能自動(dòng)調(diào)節(jié)不用過(guò)多的人為干預(yù)，為人們營(yíng)造一個(gè)舒適的環(huán)境。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)我們發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)控制系統(tǒng)也可以推廣到大棚種植等一些對(duì)溫度有要求的環(huán)境。這樣有很好的市場(chǎng)前景和研究意義。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)從生物學(xué)角度室內(nèi)溫度一般冬天不應(yīng)低于12，夏天以不高于26為宜。同時(shí)，還要盡量做到各點(diǎn)溫度均勻并保持時(shí)間上的恒定。平均溫差（外墻內(nèi)壁的溫度與室內(nèi)任何一處的溫度差）不天于2，垂直溫差（高差每米相

6、差的度數(shù)）不大于3。在這種情況下才是健康的溫度。為了能夠人們身體健康，又能滿足價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、適合任何人群使用的原則本設(shè)計(jì)將采用紅外無(wú)線遙控，和單片機(jī)自動(dòng)控制采用風(fēng)扇和發(fā)熱絲來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。1.4研究思路和方法通過(guò)溫度傳感器DS18B20對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行采集，并實(shí)時(shí)顯示在1602的液晶界面上，通過(guò)紅外遙控器來(lái)調(diào)節(jié)模式和調(diào)節(jié)溫度。并通過(guò)電機(jī)和電熱絲冰塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。在檢測(cè)系統(tǒng)的執(zhí)行性能，我們采用對(duì)其功耗進(jìn)行測(cè)量，了解在各個(gè)模式下功耗進(jìn)行測(cè)量。設(shè)置不同的溫度記錄系統(tǒng)調(diào)節(jié)到相應(yīng)溫度需要的時(shí)間，和系統(tǒng)在保持這個(gè)溫度時(shí)候的振蕩情況。2項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)原理框圖與工作原理2.1.1

7、國(guó)內(nèi)外室溫控制技術(shù)研究從國(guó)內(nèi)外溫室控制技術(shù)的主流方式來(lái)看, 室內(nèi)溫度控制技術(shù)大致有三種方式。(1)手動(dòng)控制。通過(guò)人對(duì)室內(nèi)溫度的觀測(cè), 憑借長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)推測(cè)及判斷,手動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)環(huán)境。但這種控制方式的勞動(dòng)生產(chǎn)率較低,并不能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的自動(dòng)控制。(2)自動(dòng)控制。這種控制系統(tǒng)需要計(jì)算機(jī)根據(jù)傳感器的實(shí)際測(cè)量值與溫控系統(tǒng)事先設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較, 有計(jì)算機(jī)完成室內(nèi)溫度的控制過(guò)程。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的溫室控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。但由于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)方式有很多種形式, 所以要根據(jù)設(shè)計(jì)要求及經(jīng)費(fèi)預(yù)算選擇適合的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。(3)智能化控制。這是在溫室自動(dòng)控制技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,構(gòu)建專家系統(tǒng)

8、，的溫室信息自動(dòng)采集及智能控制。這種控制方式相對(duì)前兩種控制方式成本較高。2.1.2系統(tǒng)原理框圖設(shè)計(jì)根據(jù)室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求, 溫控自動(dòng)控制系統(tǒng),本系統(tǒng)由溫度采集模塊、電源模塊以及人機(jī)交互模塊、控制系統(tǒng)模塊、升溫模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊六個(gè)部分組成。圖1.系統(tǒng)框圖3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1電源模塊本系統(tǒng)電源部份共分為三個(gè)模塊5V直流、12V直流和220V交流，12V直流為風(fēng)扇模塊供電，220V交流為發(fā)熱絲供電，5V為其與控制系統(tǒng)供電。12V由電源適配器產(chǎn)生，12V直流電經(jīng)LM7805穩(wěn)壓后得到5V直流為控制系統(tǒng)供電。LM7805穩(wěn)壓模塊電路如圖： 圖2.LM7805穩(wěn)壓模塊3.2控制系統(tǒng)模塊控制系統(tǒng)主

9、要由STC公司生產(chǎn)的12C5A60S2作為主控制芯片，STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。控制系統(tǒng)的最小系統(tǒng)如圖二，圖3：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)3.3溫度檢測(cè)3.3.1常用溫度檢測(cè)傳感器（1）熱敏電阻式溫度傳感器熱敏電阻是開發(fā)早、種類多、發(fā)展較成熟的敏感元器件熱敏電阻由半導(dǎo)體陶瓷材料組成， 熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料，大多為負(fù)溫度系數(shù)

10、，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會(huì)造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線。熱敏電阻體積非常小，對(duì)溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對(duì)自熱誤差極為敏感。利用的原理是溫度引起電阻變化若電子和空穴的濃度分別為n、p，遷移率分別為n、p，則半導(dǎo)體的電導(dǎo)為：=q（nn+pp）。因?yàn)閚、p、n、p都是依賴溫度T的函數(shù)，所以電導(dǎo)是溫度的函數(shù)，因此可由測(cè)量電導(dǎo)而推算出溫度的高低，并能做出電阻-溫度特性曲線這就是半導(dǎo)體熱敏電阻的工作原理熱敏電阻包括正溫度系數(shù)（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻

11、，以及臨界溫度熱敏電阻（CTR）。圖4.熱敏電阻（2）熱電阻式溫度傳感器熱電阻（thermal resistor）是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多，最常用的是鉑絲。工業(yè)測(cè)量用金屬熱電阻材料除鉑絲外，還有銅、鎳、鐵、鐵鎳等。圖5.Pt100熱電阻式溫度傳感器（3）熱電偶式

12、溫度傳感器熱電偶（thermocouple）是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過(guò)電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護(hù)管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。圖6.熱電偶（4）數(shù)字式溫度傳感器數(shù)字式溫度傳感器具有體積小、價(jià)格便宜操作方便的優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)采用了美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，一線制器件獨(dú)特的接口，使分布式溫度檢測(cè)得以簡(jiǎn)化。每片DS18B20都有唯一的產(chǎn)品號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的多點(diǎn)檢測(cè)。測(cè)量范圍為-55

13、度+125度，12位的數(shù)字值分辨率為0.0625度，完全能夠滿足我們?nèi)粘Ｋ铚囟戎?。圖7.數(shù)字式溫度傳感器DS18B203.3.2 DS18B20溫度傳感器電路我們溫度檢測(cè)部分采用了DS18B20進(jìn)行溫度采集，傳感器采集電路如下圖圖8.DS18B20溫度采集電路3.4驅(qū)動(dòng)模塊3.4.1半橋驅(qū)動(dòng)原理制冷風(fēng)扇為12V直流電機(jī)我們采用MOS管制作半橋進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，圖9.半橋驅(qū)動(dòng)電路原理圖10.IRF32053.5升溫模塊升溫模塊我們采用了電吹風(fēng)發(fā)熱絲采用220V交流供電，功率達(dá)到750W，可以升高到300度左右，我們通過(guò)電吹風(fēng)將溫度吹到空氣中到達(dá)升高周圍溫度的作用。圖11.發(fā)熱絲3.6人機(jī)交互模塊3.6

14、.1 1602液晶顯示1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形。通過(guò)1602液晶能夠?qū)⑽覀儾杉臏囟冗M(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并對(duì)其中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 圖12.1602液晶顯示電路 圖13.1602液晶3.6.2 紅外遙控操作原理我們使用紅外遙控器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。專用遙控器作為控制信號(hào)發(fā)出裝置，當(dāng)按下遙控器的設(shè)置鍵后，紅外接收探頭，接收紅外信號(hào)頻率為38kHz，周期約2

15、6s，一體化紅外接收裝置接收到遙控器發(fā)出的設(shè)置控制信號(hào)，然后將信號(hào)送到專用的解碼芯片中進(jìn)行解碼，解碼后將信號(hào)送到單片機(jī)，由單片機(jī)查表判斷這個(gè)信號(hào)是不是設(shè)置信號(hào)，當(dāng)確認(rèn)是設(shè)置信號(hào)后，啟動(dòng)設(shè)置子程序，那么以后接收到的紅外信號(hào)就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置了。圖14.紅外一體式接收頭HS00383.6.3紅外接收電路紅外接收電路連接到單片機(jī)中斷口，當(dāng)紅外接收頭接收到紅外信號(hào)后引發(fā)中斷對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置圖15.紅外接收電路4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖開始紅外外初始化PWM初始化1602初始化初始化工作狀態(tài)溫度是否正常采集溫度風(fēng)扇風(fēng)速和發(fā)熱絲工作狀態(tài)Yes斷開發(fā)熱絲電能No顯示狀態(tài)會(huì)溫度圖16.程序設(shè)計(jì)流程圖

16、4.2溫度采集4.2.1DS18B20軟件定義指令的宏定義定義#define skip_ROM 0xcc /跳過(guò)，允許總線控制器不用提供64位ROM編碼就使用儲(chǔ)存器操作命令#define read_ROM 0x33 /只有在總線上存在單只DS18B20時(shí)候才能使用，允許讀出8位系列編碼、唯一的序列號(hào)和8位CRC嗎#define match_ROM 0x55 /匹配命令，后跟64位ROM序列，讓總線控制器在多點(diǎn)上定位一只特定的DS1820#define search_ROM 0xf0 /初次啟動(dòng)系統(tǒng)不知道有多少只DS1820，搜索從機(jī)的64位編碼#define alarm_searh 0xec

17、/只有最近一次測(cè)溫后遇到符合報(bào)警條件的情況，DS1820才響應(yīng)這條命令，報(bào)警條件在高于TH或低于TL /只要不掉電，警報(bào)一直保持，直到不為報(bào)警條件為止#define w_scrat 0x4e /寫暫存存儲(chǔ)器#define r_scrat 0xbe /讀暫存存儲(chǔ)器#define c_scrat 0x48 /復(fù)制暫存存儲(chǔ)器#define c_temper 0x44 /溫度變換#define r_EPROM 0xb8 /重新調(diào)出#define r_Power 0xb4 /讀電源DS18B20的一次溫度轉(zhuǎn)換后，溫度值儲(chǔ)存在TH和TL中4.2.2溫度的計(jì)算在軟件中采用了12位存儲(chǔ)溫度值，最高位為符號(hào)位，

18、負(fù)溫度S=1，正溫度S=0,00AAH為+85°C，0032H為+25°C，F(xiàn)F92H為-55°C。TL = R_byte();/將低位溫度值對(duì)出TH = R_byte(); /將高位溫度值對(duì)出temp = (TL | (TH << 8);/將溫度值存在一個(gè)unsigned int型的16位變量中temp = (temp * 625);將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度值4.3紅外遙控紅外的遙控器的編碼為引導(dǎo)碼、低8位用戶編碼、高8位用戶編碼、8位數(shù)據(jù)碼、8位鍵數(shù)據(jù)碼的反碼。通過(guò)一個(gè)紅外解碼器連接在單片機(jī)的中斷口，只要一有數(shù)據(jù)就會(huì)觸發(fā)中斷，單片機(jī)就會(huì)讀取數(shù)據(jù)，判斷數(shù)

19、據(jù)是不是本系統(tǒng)遙控器發(fā)出的。通過(guò)檢驗(yàn)讀出操作按鍵的編碼值，在程序中比較編碼值判斷進(jìn)行的相應(yīng)操作并執(zhí)行。void IR_IN() interrupt 0 uchar j,k,N=0; EX0 = 0; delay_m(15); if (IRIN=1) EX0 =1; return; /確認(rèn)IR信號(hào)出現(xiàn) while (!IRIN) /等IR變?yōu)楦唠娖?，跳過(guò)9ms的前導(dǎo)低電平信號(hào)。 delay_m(1); for (j=0;j<4;j+) /收集四組數(shù)據(jù) for (k=0;k<8;k+) /每組數(shù)據(jù)有8位 while (IRIN) /等 IR 變?yōu)榈碗娖?，跳過(guò)4.5ms的前導(dǎo)高電平信號(hào)。

20、 delay_m(1); while (!IRIN) /等 IR 變?yōu)楦唠娖?delay_m(1); while (IRIN) /計(jì)算IR高電平時(shí)長(zhǎng) delay_m(1); N+; if (N>=30) EX0=1; return; /0.14ms計(jì)數(shù)過(guò)長(zhǎng)自動(dòng)離開。 /高電平計(jì)數(shù)完畢 IRCOMj=IRCOMj >> 1; /數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)“0” if (N>=8) IRCOMj = IRCOMj | 0x80; /數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)“1” N=0; /end for k /end for j if (IRCOM2!=IRCOM3) EX0=1; return; switch(

21、IRCOM2 = 0x47) /按mode鍵進(jìn)入模式調(diào)節(jié)，按一下調(diào)節(jié)風(fēng)速，按兩下調(diào)節(jié)溫度范圍， /按三下返回工作模式case 1:N1+; if(N1 = 1)L1602_string(1, 1, LCD_ID_3);L1602_string(2, 1, LCD_ID_4);Tplayer(11, FF);else if(N1 = 2)L1602_string(1, 1, LCD_ID_5);L1602_string(2, 1, LCD_ID_6);Tplayer(4, TTi);Tplayer(12, TTm);elseN1 = 0;IRCOM2 = 0xaa;break;default :

22、break;if(N1 != 0)switch(IRCOM2)/如果進(jìn)入調(diào)節(jié)模式，調(diào)節(jié)溫度，與風(fēng)速case 0x15 : Ch+;/光標(biāo)所在位置的標(biāo)志位控制的設(shè)置if(Ch > 2)Ch = 1;break;case 0x07 : Ch-;/光標(biāo)所在位置的標(biāo)志位控制的設(shè)置if(Ch < 1)Ch = 2;break;case 0x40 : if(N1 = 2 && Ch = 1)/如果當(dāng)按下Ch+鍵在溫度調(diào)節(jié)模式調(diào)節(jié)最低溫度事數(shù)值+if(TTi < TTm)TTi+;if(TTi >= TTm)TTi = 0;if(N1 = 2 && C

23、h = 2)if(TTm < TTi)TTm += TTi;TTm+;if(N1 = 1)FF+;Dianji();if(N1 = 2)Fare();Tplayer(4, TTi);Tplayer(12, TTm);if(TTm > 40)TTm = 0;if(TTi > 40)TTi = 0; break; case 0x44 : /按下CH鍵if(N1 = 2 && Ch = 1) if(TTi < TTm && TTi != 0)TTi-;else if(TTi = 0) && (TTm = 0)TTi = 0;el

24、seTTi = TTm - 1;Tplayer(4, TTi);if(N1 = 2 && Ch = 2)if(TTm > TTi)TTm-;Tplayer(12, TTm);if(N1 = 1)FF-;Dianji();Fare();if(TTm < 1)TTm = 40;if(TTi < 1)TTi = 40; default:break;if(N1 = 0)switch(IRCOM2)case 0xaa : L1602_string(1, 1, LCD_ID_1);L1602_string(2, 1, LCD_ID_2);M_D(7, TT);Tplaye

25、r(11, FF);break;default :break;EX0 = 1;4.4電機(jī)的PWM控制STC12C5A60S2的內(nèi)部集成模塊有兩路PWM波發(fā)生器通過(guò)下面寄存器寫入相應(yīng)的值來(lái)控制PWM的占空比CCAP0H = CCAP0L = 0X00;這樣不同風(fēng)速寄存器中的數(shù)值是不一樣的。下面是電機(jī)控制的函數(shù)void Dianji()if(FF = 1 && N1 = 1)/當(dāng)按下CH+時(shí)如果在風(fēng)速調(diào)節(jié)模式調(diào)節(jié)風(fēng)速數(shù)值CCAP0H = CCAP0L = 0Xdd;Tplayer(11, FF);else if(FF = 2 && N1 = 1)CCAP0H = C

26、CAP0L = 0Xaa;Tplayer(11, FF);else if(FF = 3 && N1 = 1)CCAP0H = CCAP0L = 0X88;Tplayer(11, FF);else if(FF = 4 && N1 = 1)CCAP0H = CCAP0L = 0X77;Tplayer(11, FF);else if(N1 = 1 && FF > 4)FF = 1;CCAP0H = CCAP0L = 0X44;Tplayer(11, FF);else if(N1 = 1 && FF < 1)FF = 4;CC

27、AP0H = CCAP0L = 0X00;Tplayer(11, FF); 4.5發(fā)熱電阻絲的控制通過(guò)控制繼電器的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)熱電阻絲的工作發(fā)熱這樣程序就通過(guò)給驅(qū)動(dòng)繼電器給高低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)注：采集溫度，當(dāng)溫度發(fā)生異常聲光報(bào)警，加熱是紅燈提示，不發(fā)熱時(shí)黃燈提示,并顯示實(shí)時(shí)溫度下面是實(shí)現(xiàn)的共功能函數(shù)void Fare()if(TT < TTi)JRE = 0;else if(TT >= TTi && TT < TTm)JRE = 0;else if(TT >= TTm)JRE = 1;在工作是的工作狀態(tài)的LED燈指示和聲光報(bào)警程序通過(guò)下面的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)如果溫度v

28、oid Xianshi()delay_m(130);TT = DS18b() / 10000;/采集溫度if(TT >= 80) /R如果溫度大于100度發(fā)出聲光警報(bào)BEEP = 0;elseBEEP = 1;if(TT >= TTm) HT = 0;LT = 1;elseLT = 0;HT = 1;if(!N1)M_D(7, TT);5.調(diào)試運(yùn)行5.1溫度傳感器校準(zhǔn)我們通過(guò)DS18B20進(jìn)行溫度采集，并通過(guò)1602液晶進(jìn)行顯示，為了提高我們采集溫度的精度與可信度我們用水銀溫度計(jì)對(duì)溫度進(jìn)行了校準(zhǔn)，由于我們對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行測(cè)量人對(duì)溫度在一度范圍內(nèi)感知不明顯我們?cè)跍y(cè)量溫度時(shí)只對(duì)溫度的整數(shù)

29、部分進(jìn)行了顯示；在校準(zhǔn)過(guò)程中我們認(rèn)為水銀溫度計(jì)的溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度；同時(shí)我們對(duì)成都地區(qū)的溫度為例進(jìn)行調(diào)節(jié)溫度變化范圍是050，我們對(duì)0到56度范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行了校準(zhǔn)，每次溫度遞增7度由于溫度不宜控制在用溫度計(jì)測(cè)量時(shí)會(huì)有小數(shù)部分不是嚴(yán)格的遞增7度結(jié)果如下表1：表1.實(shí)際溫度與系統(tǒng)測(cè)得溫度比較實(shí)際溫度（度）072143211285353424492561系統(tǒng)測(cè)得溫度（度）0714212835424956通過(guò)數(shù)據(jù)表格我們可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)得溫度與實(shí)際溫度存在一度的誤差，原因是因?yàn)槿藗儗?duì)一度溫度變化不太敏感我們只對(duì)溫度整數(shù)部分進(jìn)行了顯示而未顯示小數(shù)部分造成的，。由于我們對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)溫度要求不高不要求精確

30、測(cè)量。理論上溫度能夠誤差能夠控制在-0.0625度0.0625度范圍內(nèi)。5.2溫度調(diào)節(jié)時(shí)間為了確定我們的系統(tǒng)能否對(duì)目標(biāo)范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，我們?cè)O(shè)定目標(biāo)溫度然后進(jìn)行了調(diào)節(jié)，我們規(guī)定如果系統(tǒng)能夠在60S時(shí)間內(nèi)進(jìn)行控制達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)就表示調(diào)節(jié)成功否則失敗進(jìn)行報(bào)警。下表為調(diào)節(jié)時(shí)間表2.上升到目標(biāo)溫度所需時(shí)間原始溫度（度）設(shè)定溫度（度）第一次完成時(shí)間（s）第二次完成時(shí)間（s）第三次完成時(shí)間（s）平均時(shí)間（S）192615111714.3192914.91717.116.3193317.217.716.517.2通過(guò)表格我們發(fā)現(xiàn)在目標(biāo)溫度在可控范圍內(nèi)是能夠在20S內(nèi)達(dá)到目標(biāo)溫度，遠(yuǎn)小于60S我們認(rèn)為我們?cè)O(shè)

31、計(jì)的系統(tǒng)溫度控制是成功的。5.3溫度波動(dòng)范圍為了檢測(cè)溫度是否能夠在我們的目標(biāo)范圍內(nèi)我們進(jìn)行調(diào)節(jié)我們選用九組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)溫度遞增5度，統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：表3.設(shè)定溫度波動(dòng)情況設(shè)定溫度（度）最小溫度（度）穩(wěn)定溫度（度）最大溫度（度）000154561091011151415162019202125242526302930313534353640394041通過(guò)表格我們發(fā)現(xiàn)實(shí)際溫度會(huì)在設(shè)定溫度左右一度進(jìn)行波動(dòng)，我們分析波動(dòng)是原因首先我們只對(duì)溫度整數(shù)部分進(jìn)行了顯示造成的即使只有零點(diǎn)幾度也會(huì)使溫度在目標(biāo)左右一度波動(dòng)。其次，由于傳感器溫度采集的滯后性實(shí)際溫度已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)溫度但我采集溫度還沒(méi)有到達(dá)使溫度

32、會(huì)有一定量的超調(diào)。同時(shí)，我們采用的散熱絲也會(huì)有余熱不會(huì)在我們一停止加熱就不加熱這也會(huì)導(dǎo)致繼續(xù)加熱或制冷給系統(tǒng)帶來(lái)一定的超調(diào)。5.4系統(tǒng)參數(shù)工作參數(shù)：額定電壓 220V，制冷范圍：1m*1m*1m，發(fā)熱絲額定功率750W控制部分各個(gè)檔位功耗如表四，表四.控制系統(tǒng)部分功耗檔位電流（mA）電壓（V）功率（w）平均功率（w）01425125.102170122.0410.2603140121.6804120121.446.系統(tǒng)優(yōu)化6.1優(yōu)化控制方式本系統(tǒng)出于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔功能突出，使用方便，經(jīng)濟(jì)廉價(jià)，適用于收入不高的人群的需求。我們采用的繼電器控制發(fā)熱電阻絲的工作，只能通過(guò)繼電器的通斷來(lái)決定發(fā)熱電阻絲的工作

33、狀態(tài)。發(fā)熱量很難控制，這樣對(duì)于溫度的控制有滯后給系統(tǒng)調(diào)節(jié)帶來(lái)振蕩，并且繼電器導(dǎo)通電流比較小限制了發(fā)熱絲發(fā)熱量，同時(shí)由于繼電器采用機(jī)械觸點(diǎn)壽命短影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。為了避免這些問(wèn)題的發(fā)生可采用晶閘管來(lái)作為電阻絲的驅(qū)動(dòng)，這樣不僅可以有效提高發(fā)熱絲發(fā)熱量也，可以對(duì)發(fā)熱電阻的發(fā)熱量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，再加上PID算法的控制就能提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，降低調(diào)節(jié)時(shí)間，減少系統(tǒng)振蕩增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。6.2美化外形結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)由于資金技術(shù)的限制在外形結(jié)構(gòu)上不是很令人滿意，發(fā)熱絲并沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的隔離保護(hù)存在一定的安全隱患。在今后結(jié)構(gòu)上可以對(duì)外形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，讓其能有簡(jiǎn)潔流暢的外觀和藝術(shù)氣息，提升產(chǎn)品的產(chǎn)品形象；有利于消費(fèi)者對(duì)

34、其的認(rèn)同感和使用欲望。同時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的隔離保護(hù)去除安全隱患。6.3.擴(kuò)展系統(tǒng)應(yīng)用本系統(tǒng)為小范圍溫度控制設(shè)計(jì)，只對(duì)單點(diǎn)溫度進(jìn)行了測(cè)量與本地顯示在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中存在很多不足，為提高本系統(tǒng)適用能力擴(kuò)展系統(tǒng)應(yīng)用以適應(yīng)大棚、倉(cāng)庫(kù)、糧倉(cāng)等不同需求我們可通過(guò)一下方面進(jìn)行改進(jìn)。（1） 溫度多點(diǎn)測(cè)量在實(shí)際的生產(chǎn)生活中往往需要對(duì)很大一片空間進(jìn)行溫度控制，而對(duì)某一點(diǎn)的溫度進(jìn)行采集完全沒(méi)有參考價(jià)值，對(duì)實(shí)際應(yīng)用不夠合理。為滿足這樣的需求我們可以用多個(gè)溫度傳感器利用RFID組成傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)這一片區(qū)域進(jìn)行溫度檢測(cè)再控制多個(gè)加熱裝置分別進(jìn)行加熱或制冷。這樣可以解決溫度控制范圍較小的問(wèn)題。（2） 溫度控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理本

35、系統(tǒng)只對(duì)溫度進(jìn)行了本地顯示這對(duì)我們生產(chǎn)生活帶來(lái)不便我們要了解一片空間的溫度就需要到現(xiàn)場(chǎng)查看不利于提議管理。在程序設(shè)計(jì)中可以采用一些小型的嵌入式操作系統(tǒng)（比如uCOS-II、freertos等），提高其的實(shí)時(shí)性能，并能加強(qiáng)多任務(wù)工作時(shí)良好的工作穩(wěn)定性。同時(shí)在其基礎(chǔ)上建立文件系統(tǒng)和增加以太網(wǎng)接口從而能將使用數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來(lái)也能同步到云端，通過(guò)基于移動(dòng)客戶端或PC應(yīng)用端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與其他的設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)智能家具的功能。（3） 完善制冷功能本系統(tǒng)用于制冷現(xiàn)在通過(guò)吹風(fēng)的方式并不能將溫度降低到比室外溫度低很多，這就限制了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。為了滿足人們對(duì)制冷的需求提高系統(tǒng)適應(yīng)性能我們可以為本系統(tǒng)加裝制冷裝置，這樣就

36、可以讓溫度隨我們的要求變化了。通過(guò)這三方面的改進(jìn)將大大增加溫度控制范圍、優(yōu)化用戶體驗(yàn)、完善系統(tǒng)功能對(duì)糧倉(cāng)、大棚、長(zhǎng)途列車等的溫度控制用較好的應(yīng)用前景溫度控制是人們利用科技改造自然的典型，我們這次的工程實(shí)踐只是做了一個(gè)小小的嘗試，對(duì)溫度控制方面還用很多不了解的地方還用很多需要學(xué)習(xí)的地方。我想通過(guò)我們的不斷努力不斷學(xué)習(xí)我們將更好的控制溫度更好的讓科技服務(wù)于大眾。結(jié) 論本次工程實(shí)踐的訓(xùn)練我們?cè)O(shè)計(jì)的是室內(nèi)溫度智能控制系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)踐我們完成了對(duì)溫度的精確采集、實(shí)時(shí)顯示、穩(wěn)定控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)室內(nèi)溫度的有效控制對(duì)改善人們的生產(chǎn)生活具有重要意義。這次實(shí)踐我們從需求分析、方案確定、電路設(shè)計(jì)制作、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試

37、一步步走來(lái)完成了對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作，對(duì)一個(gè)完整的測(cè)控系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)有了新的認(rèn)識(shí)。培養(yǎng)了工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，增強(qiáng)了動(dòng)手能力。我們通過(guò)此次實(shí)踐驗(yàn)證了自動(dòng)控制理論，提出了一種切實(shí)可行的室內(nèi)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)解決方案。對(duì)我們的生活和工業(yè)生產(chǎn)具有積極作用。致 謝本課程設(shè)計(jì)的完成是在我們的指導(dǎo)老師嚴(yán)寒冰老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次設(shè)計(jì)遇到問(wèn)題時(shí)老師不辭辛苦的講解才使得我們的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過(guò)程中，花費(fèi)了嚴(yán)老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向老師表示衷心地感謝！老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！同時(shí)我們的設(shè)計(jì)也得到了控制工

38、程學(xué)院測(cè)控教研室各位老師的大力支持為我們提出了寶貴的改進(jìn)意見使我們的設(shè)計(jì)能夠日臻完善，在這里我們表示衷心的感謝。 還要感謝和我們一小組的同學(xué)，在我們平時(shí)設(shè)計(jì)中和我們一起探討問(wèn)題，大家分工合作才有了今天的設(shè)計(jì)成果沒(méi)有你們的幫助我們不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。參考文獻(xiàn)1.鄭郁正，孟芳，文斌.單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù).北京：高等教育出版社.2012.72.胡向東，劉京誠(chéng)，余成波.傳感器與檢測(cè)技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.13 孫余凱.典型自動(dòng)控制電路識(shí)圖與應(yīng)用快捷入門.北京：電子工業(yè)出版社，2010.84 趙家貴.新編傳感器電路設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2002.9。

39、附件附件一：原理圖附件二：源程序#include <reg51.h>#include <LCD1602.h>#include <IRlcd.h>#include <intrins.h>#include <12C5A.h>#include <DS18B20.h>#include <PID.h>uchar LCD_ID_116 = "Temper:-C "uchar LCD_ID_216 = "Wind speed:- "uchar LCD_ID_316 = "Sp

40、e regul mode "uchar LCD_ID_416 = "Wind speed:- "uchar LCD_ID_516 = "Temper mode "uchar LCD_ID_616 = "min:-C max:-C"sbit IRIN = P32; /紅外接收器數(shù)據(jù)線sbit BEEP = P33; /蜂鳴器驅(qū)動(dòng)線sbit HT = P12; /高溫指示燈驅(qū)動(dòng)sbit LT = P11; /低溫指示燈驅(qū)動(dòng)sbit JRE = P14;sbit KEY = P15; /功能選擇模式按鍵sbit UP = P16;

41、 /設(shè)置溫度+sbit Dwon = P17; /設(shè)置溫度-sbit S1 = P30;sbit S2 = P16;sbit S3 = P15;void Xianshi();void Fare();void Jianpan();void Dianji();void delay1(int ms) unsigned char y; while(ms-) for(y = 0; y<250; y+) _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); unsigned long int DS18b();uchar IRCOM5;uchar FF = 1, N1 = 0, Ch

42、 = 1, TTi = 20, TTm = 26;uchar TT = 30;void IR_INIT()IE = 0x81; /允許總中斷，使能INT0外部中斷TCON = 0x01; /觸發(fā)方式為脈沖負(fù)邊沿觸發(fā)void delay_m(uchar x);void PWM_Init(void);void Tplayer(uchar add, unsigned long int TT)/第二行顯示uchar shi, ge;shi = TT / 10;ge = TT % 10;write_com(0x80+0x40+add);write_date(0x30+shi);write_date(0x

43、30+ge); void M_D(uchar add, unsigned long int time) /第一行顯示uchar shi, ge;shi = time / 10;ge = time % 10;write_com(0x80+add);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);void main()PWM_Init();CCAP0H = CCAP0L = 0X00;BEEP = 0;HT = 0;LT = 1;IR_INIT();IRIN=1; /hongI/O口初始化 delay1(10); /延時(shí) L1602_Init(); /初始化LCD

44、 L1602_string(1, 1, LCD_ID_1);L1602_string(2, 1, LCD_ID_2);M_D(7, TT);Tplayer(11, FF);Xianshi();while(1)Xianshi();Fare();/起初設(shè)想使用PWM控制，但是由于使用的繼電器只能對(duì)低頻做出響應(yīng)實(shí)際這個(gè)函數(shù)是沒(méi)有實(shí)質(zhì)的意義Jianpan();if(Ch = 2 && N1 = 2)write_com(0x80+0x40+13);write_com(0x0f);if(Ch = 1 && N1 = 2)write_com(0x80+0x40+5);writ

45、e_com(0x0f);if(N1 != 2)write_com(0x0c);void IR_IN() interrupt 0 uchar j,k,N=0; EX0 = 0; delay_m(15); if (IRIN=1) EX0 =1; return; /確認(rèn)IR信號(hào)出現(xiàn) while (!IRIN) /等IR變?yōu)楦唠娖?，跳過(guò)9ms的前導(dǎo)低電平信號(hào)。 delay_m(1); for (j=0;j<4;j+) /收集四組數(shù)據(jù) for (k=0;k<8;k+) /每組數(shù)據(jù)有8位 while (IRIN) /等 IR 變?yōu)榈碗娖剑^(guò)4.5ms的前導(dǎo)高電平信號(hào)。 delay_m(1);

46、 while (!IRIN) /等 IR 變?yōu)楦唠娖?delay_m(1); while (IRIN) /計(jì)算IR高電平時(shí)長(zhǎng) delay_m(1); N+; if (N>=30) EX0=1; return; /0.14ms計(jì)數(shù)過(guò)長(zhǎng)自動(dòng)離開。 /高電平計(jì)數(shù)完畢 IRCOMj=IRCOMj >> 1; /數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)“0” if (N>=8) IRCOMj = IRCOMj | 0x80; /數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)“1” N=0; /end for k /end for j if (IRCOM2!=IRCOM3) EX0=1; return; switch(IRCOM2 = 0x47) /按mode鍵進(jìn)入模式調(diào)節(jié)，按一下調(diào)節(jié)風(fēng)速，按兩下調(diào)節(jié)溫度范圍， /按三下返回工作模式case 1:N1+; if(N1 = 1)L1602_string(1, 1, LCD_ID_3);L1602_string(2, 1, LCD_ID_