室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文

室內(nèi)溫度自動控制系統(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,無論生活在哪里,從事什么工作,都要時時刻刻與溫度打著交道。尤其是在18世紀工業(yè)革命以來,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STC12C5A60S2單片機和DALLAS公司DS18B20溫度傳感器對室內(nèi)溫度進行實時監(jiān)測與控制實現(xiàn)溫度的相對穩(wěn)定具有極其重要的現(xiàn)實意義。通過該系統(tǒng)的設(shè)計制作實踐對電子系統(tǒng)設(shè)計運動控制理論應(yīng)用，研究新技術(shù)學(xué)習(xí)知識增強動手能力具有重要的現(xiàn)實意義。關(guān)鍵字：溫度控制DS18B20單片機控制系統(tǒng)設(shè)計目錄論文共45頁1引言 51.1項目概述 51.2設(shè)計目的 51.3設(shè)計任務(wù) 51.4研究思路和方法 62項目總體方案設(shè)計 72.1系統(tǒng)原理框圖與工作原理 72.1.1國內(nèi)外室溫控制技術(shù)研究 72.1.2系統(tǒng)原理框圖設(shè)計 73.系統(tǒng)硬件設(shè)計 83.1電源模塊 83.2控制系統(tǒng)模塊 83.3溫度檢測 93.3.1常用溫度檢測傳感器 93.3.2DS18B20溫度傳感器電路 113.4驅(qū)動模塊 123.4.1半橋驅(qū)動原理 123.5升溫模塊 123.6人機交互模塊 133.6.11602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 154.1程序流程圖 154.2溫度采集 164.2.1DS18B20軟件定義 164.2.2溫度的計算 164.3紅外遙控 164.4電機的PWM控制 224.5發(fā)熱電阻絲的控制 245.調(diào)試運行 255.1溫度傳感器校準 255.2溫度調(diào)節(jié)時間 265.3溫度波動范圍 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.擴展系統(tǒng)應(yīng)用 28結(jié)論 30致謝 31參考文獻 32附件一：原理圖 33附件二：源程序 34

1引言1.1項目概述我們的項目開發(fā)針對的對象是收入水平不高，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)操作簡單，成本低廉。本系統(tǒng)包括：溫度采集、無線人機交互、自動控制、異常報警等四部分。1、溫度采集溫度采集通過DS18B20將環(huán)境溫度采集反饋回單片機并在顯示界面上顯示出來。2、無線人機交互使用者可以通過遙控器設(shè)置風(fēng)速，溫度等模式。3、自動控制通過使用者設(shè)置的風(fēng)速、溫度和采回來的環(huán)境溫度通過單片機自動對加熱和風(fēng)速進行控制，起到自動控制環(huán)境溫度的作用。4、異常報警對于在使用時產(chǎn)生異常，比如溫度過高時，系統(tǒng)發(fā)起聲光報警提示出現(xiàn)問題。1.2設(shè)計目的人們在日常的生活中，烈日炎炎的夏季會使人們感覺酷暑難耐，在白雪皚皚的冬季又會冷的瑟瑟發(fā)抖；于是人們就想買臺空調(diào)，可是空調(diào)又太昂貴，對于大部分低收入階層來說很難能承擔(dān)起著部分費用。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)一交替就要將其封存起來，不利于設(shè)備的有效使用，在存儲時候又要占據(jù)多余的空間，帶來了不少麻煩。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)合起來再加上一些傳感器和控制器組成一個溫度自動控制系統(tǒng)，這樣價格便宜而且一年四季都能使用。還能自動調(diào)節(jié)不用過多的人為干預(yù)，為人們營造一個舒適的環(huán)境。同時我們還發(fā)現(xiàn)我們發(fā)現(xiàn)這樣一個控制系統(tǒng)也可以推廣到大棚種植等一些對溫度有要求的環(huán)境。這樣有很好的市場前景和研究意義。1.3設(shè)計任務(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，還要盡量做到各點溫度均勻并保持時間上的恒定。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，又能滿足價格低廉、操作簡單、適合任何人群使用的原則本設(shè)計將采用紅外無線遙控，和單片機自動控制采用風(fēng)扇和發(fā)熱絲來實現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。1.4研究思路和方法通過溫度傳感器DS18B20對室內(nèi)溫度進行采集，并實時顯示在1602的液晶界面上，通過紅外遙控器來調(diào)節(jié)模式和調(diào)節(jié)溫度。并通過電機和電熱絲冰塊來實現(xiàn)對于室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。在檢測系統(tǒng)的執(zhí)行性能，我們采用對其功耗進行測量，了解在各個模式下功耗進行測量。設(shè)置不同的溫度記錄系統(tǒng)調(diào)節(jié)到相應(yīng)溫度需要的時間，和系統(tǒng)在保持這個溫度時候的振蕩情況。

2項目總體方案設(shè)計2.1系統(tǒng)原理框圖與工作原理2.1.1國內(nèi)外室溫控制技術(shù)研究從國內(nèi)外溫室控制技術(shù)的主流方式來看,室內(nèi)溫度控制技術(shù)大致有三種方式。(1)手動控制。通過人對室內(nèi)溫度的觀測,憑借長期積累的經(jīng)驗和直覺推測及判斷,手動調(diào)節(jié)溫室內(nèi)環(huán)境。但這種控制方式的勞動生產(chǎn)率較低,并不能實現(xiàn)室內(nèi)溫度的自動控制。(2)自動控制。這種控制系統(tǒng)需要計算機根據(jù)傳感器的實際測量值與溫控系統(tǒng)事先設(shè)定的目標值進行比較,有計算機完成室內(nèi)溫度的控制過程。計算機自動控制的溫室控制技術(shù)實現(xiàn)了自動化控制。但由于計算機自動控制的實現(xiàn)方式有很多種形式,所以要根據(jù)設(shè)計要求及經(jīng)費預(yù)算選擇適合的計算機自動控制。(3)智能化控制。這是在溫室自動控制技術(shù)和生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上,構(gòu)建專家系統(tǒng)，的溫室信息自動采集及智能控制。這種控制方式相對前兩種控制方式成本較高。2.1.2系統(tǒng)原理框圖設(shè)計根據(jù)室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計要求,溫控自動控制系統(tǒng),本系統(tǒng)由溫度采集模塊、電源模塊以及人機交互模塊、控制系統(tǒng)模塊、升溫模塊、電機驅(qū)動模塊六個部分組成。圖1.系統(tǒng)框圖3.系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1電源模塊本系統(tǒng)電源部份共分為三個模塊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系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，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),針對電機控制，強干擾場合?？刂葡到y(tǒng)的最小系統(tǒng)如圖二，圖3：單片機最小系統(tǒng)3.3溫度檢測3.3.1常用溫度檢測傳感器（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，大多為負溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會造成大的阻值改變，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。制造商給不出標準化的熱敏電阻曲線。熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應(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μn、μp，則半導(dǎo)體的電導(dǎo)為：σ=q（nμn+pμp）。因為n、p、μn、μp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）和負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻，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（thermalresistor）是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。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）熱電偶式溫度傳感器熱電偶（thermocouple）是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(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、價格便宜操作方便的優(yōu)點。本系統(tǒng)采用了美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，一線制器件——獨特的接口，使分布式溫度檢測得以簡化。每片DS18B20都有唯一的產(chǎn)品號能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的多點檢測。測量范圍為-55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DS18B203.3.2DS18B20溫度傳感器電路我們溫度檢測部分采用了DS18B20進行溫度采集，傳感器采集電路如下圖圖8.DS18B20溫度采集電路3.4驅(qū)動模塊3.4.1半橋驅(qū)動原理制冷風(fēng)扇為12V直流電機我們采用MOS管制作半橋進行驅(qū)動，圖9.半橋驅(qū)動電路原理圖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，功率達到750W，可以升高到300度左右，我們通過電吹風(fēng)將溫度吹到空氣中到達升高周圍溫度的作用。圖11.發(fā)熱絲3.6人機交互模塊3.6.11602液晶顯示1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形。通過1602液晶能夠?qū)⑽覀儾杉臏囟冗M行實時顯示，并對其中的參數(shù)進行設(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系統(tǒng)進行設(shè)置。專用遙控器作為控制信號發(fā)出裝置，當按下遙控器的設(shè)置鍵后，紅外接收探頭，接收紅外信號頻率為38kHz，周期約26μs，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，然后將信號送到專用的解碼芯片中進行解碼，解碼后將信號送到單片機，由單片機查表判斷這個信號是不是設(shè)置信號，當確認是設(shè)置信號后，啟動設(shè)置子程序，那么以后接收到的紅外信號就可以對系統(tǒng)進行設(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中斷口，當紅外接收頭接收到紅外信號后引發(fā)中斷對系統(tǒng)參數(shù)進行設(shè)置圖15.紅外接收電路

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1程序流程圖開始開始紅外外初始化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)會溫度圖16.程序設(shè)計流程圖

4.2溫度采集4.2.1DS18B20軟件定義指令的宏定義定義#defineskip_ROM0xcc //跳過，允許總線控制器不用提供64位ROM編碼就使用儲存器操作命令#defineread_ROM0x33 //只有在總線上存在單只DS18B20時候才能使用，允許讀出8位系列編碼、唯一的序列號和8位CRC嗎#definematch_ROM0x55 //匹配命令，后跟64位ROM序列，讓總線控制器在多點上定位一只特定的DS1820#definesearch_ROM0xf0 //初次啟動系統(tǒng)不知道有多少只DS1820，搜索從機的64位編碼#definealarm_searh0xec//只有最近一次測溫后遇到符合報警條件的情況，DS1820才響應(yīng)這條命令，報警條件在高于TH或低于TL //只要不掉電，警報一直保持，直到不為報警條件為止#definew_scrat0x4e//寫暫存存儲器#definer_scrat0xbe//讀暫存存儲器#definec_scrat0x48//復(fù)制暫存存儲器#definec_temper0x44//溫度變換#definer_EPROM0xb8//重新調(diào)出#definer_Power0xb4//讀電源DS18B20的一次溫度轉(zhuǎn)換后，溫度值儲存在TH和TL中4.2.2溫度的計算在軟件中采用了12位存儲溫度值，最高位為符號位，負溫度S=1，正溫度S=0,00AAH為+85°C，0032H為+25°C，F(xiàn)F92H為-55°C。 TL=R_byte();//將低位溫度值對出 TH=R_byte();//將高位溫度值對出 temp=(TL|(TH<<8));//將溫度值存在一個unsignedint型的16位變量中 temp=(temp*625);將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實際溫度值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。通過一個紅外解碼器連接在單片機的中斷口，只要一有數(shù)據(jù)就會觸發(fā)中斷，單片機就會讀取數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是不是本系統(tǒng)遙控器發(fā)出的。通過檢驗讀出操作按鍵的編碼值，在程序中比較編碼值判斷進行的相應(yīng)操作并執(zhí)行。voidIR_IN()interrupt0{ ucharj,k,N=0; EX0=0; delay_m(15); if(IRIN==1){ EX0=1; return; }//確認IR信號出現(xiàn)while(!IRIN)//等IR變?yōu)楦唠娖?，跳過9ms的前導(dǎo)低電平信號。{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4.5ms的前導(dǎo)高電平信號。 {delay_m(1);} while(!IRIN)//等IR變?yōu)楦唠娖? {delay_m(1);} while(IRIN)//計算IR高電平時長 { delay_m(1); N++; if(N>=30) { EX0=1; return; }//0.14ms計數(shù)過長自動離開。 }//高電平計數(shù)完畢 IRCOM[j]=IRCOM[j]>>1;//數(shù)據(jù)最高位補“0” if(N>=8) { IRCOM[j]=IRCOM[j]|0x80; //數(shù)據(jù)最高位補“1” } N=0; }//endfork }//endforj if(IRCOM[2]!=~IRCOM[3]) { EX0=1; return; } switch(IRCOM[2]==0x47)//按mode鍵進入模式調(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 case1:N1++; if(N1==1) { L1602_string(1,1,LCD_ID_3); L1602_string(2,1,LCD_ID_4); Tplayer(11,FF); } elseif(N1==2) { L1602_string(1,1,LCD_ID_5); L1602_string(2,1,LCD_ID_6); Tplayer(4,TTi); Tplayer(12,TTm); } else { N1=0; IRCOM[2]=0xaa; } break; default: break; } if(N1!=0) { switch(IRCOM[2]) //如果進入調(diào)節(jié)模式，調(diào)節(jié)溫度，與風(fēng)速 { case0x15:Ch++;//光標所在位置的標志位控制的設(shè)置 if(Ch>2) { Ch=1; } break; case0x07:Ch--;//光標所在位置的標志位控制的設(shè)置 if(Ch<1) { Ch=2; } break; case0x40: if(N1==2&&Ch==1) //如果當按下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&&Ch==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; case0x44://按下CH—鍵 if(N1==2&&Ch==1) { if(TTi<TTm&&TTi!=0) { TTi--; } elseif((TTi==0)&&(TTm==0)) { TTi=0; } else { TTi=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(IRCOM[2]) { case0xaa:L1602_string(1,1,LCD_ID_1); L1602_string(2,1,LCD_ID_2); M_D(7,TT); Tplayer(11,FF); break; default: break; } } EX0=1;}4.4電機的PWM控制STC12C5A60S2的內(nèi)部集成模塊有兩路PWM波發(fā)生器通過下面寄存器寫入相應(yīng)的值來控制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。下面是電機控制的函數(shù)voidDianji(){ if(FF==1&&N1==1) //當按下CH+時如果在風(fēng)速調(diào)節(jié)模式調(diào)節(jié)風(fēng)速數(shù)值 { CCAP0H=CCAP0L=0Xdd; Tplayer(11,FF); } elseif(FF==2&&N1==1) { CCAP0H=CCAP0L=0Xaa; Tplayer(11,FF); } elseif(FF==3&&N1==1) { CCAP0H=CCAP0L=0X88; Tplayer(11,FF); } elseif(FF==4&&N1==1) { CCAP0H=CCAP0L=0X77; Tplayer(11,FF); } elseif(N1==1&&FF>4) { FF=1; CCAP0H=CCAP0L=0X44; Tplayer(11,FF); } elseif(N1==1&&FF<1) { FF=4; CCAP0H=CCAP0L=0X00; Tplayer(11,FF); } }4.5發(fā)熱電阻絲的控制通過控制繼電器的通斷來實現(xiàn)發(fā)熱電阻絲的工作發(fā)熱這樣程序就通過給驅(qū)動繼電器給高低電平來實現(xiàn)注：采集溫度，當溫度發(fā)生異常聲光報警，加熱是紅燈提示，不發(fā)熱時黃燈提示,并顯示實時溫度下面是實現(xiàn)的共功能函數(shù)voidFare(){ if(TT<TTi) { JRE=0; } elseif(TT>=TTi&&TT<TTm) { JRE=0; } elseif(TT>=TTm) { JRE=1; }}在工作是的工作狀態(tài)的LED燈指示和聲光報警程序通過下面的函數(shù)來實現(xiàn)如果溫度voidXianshi(){ 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 { BEEP=0; } else { BEEP=1; } if((TT>=TTm)) { HT=0; LT=1; } else { LT=0; HT=1; } if(!N1) { M_D(7,TT); }}5.調(diào)試運行5.1溫度傳感器校準我們通過DS18B20進行溫度采集，并通過1602液晶進行顯示，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對溫度進行了校準，由于我們對室內(nèi)溫度進行測量人對溫度在一度范圍內(nèi)感知不明顯我們在測量溫度時只對溫度的整數(shù)部分進行了顯示；在校準過程中我們認為水銀溫度計的溫度為標準溫度；同時我們對成都地區(qū)的溫度為例進行調(diào)節(jié)溫度變化范圍是0——50，我們對0到56度范圍內(nèi)的溫度進行了校準，每次溫度遞增7度由于溫度不宜控制在用溫度計測量時會有小數(shù)部分不是嚴格的遞增7度結(jié)果如下表1：表1.實際溫度與系統(tǒng)測得溫度比較實際溫度（度）07．214．321．128．535．342．449．256．1系統(tǒng)測得溫度（度）0714212835424956通過數(shù)據(jù)表格我們可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)測得溫度與實際溫度存在一度的誤差，原因是因為人們對一度溫度變化不太敏感我們只對溫度整數(shù)部分進行了顯示而未顯示小數(shù)部分造成的，。由于我們對室內(nèi)溫度進行調(diào)節(jié)溫度要求不高不要求精確測量。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)時間為了確定我們的系統(tǒng)能否對目標范圍內(nèi)的溫度進行調(diào)節(jié)，我們設(shè)定目標溫度然后進行了調(diào)節(jié)，我們規(guī)定如果系統(tǒng)能夠在60S時間內(nèi)進行控制達到穩(wěn)定狀態(tài)就表示調(diào)節(jié)成功否則失敗進行報警。下表為調(diào)節(jié)時間表2.上升到目標溫度所需時間原始溫度（度）設(shè)定溫度（度）第一次完成時間（s）第二次完成時間（s）第三次完成時間（s）平均時間（S）192615111714.3192914.91717.116.3193317.217.716.517.2通過表格我們發(fā)現(xiàn)在目標溫度在可控范圍內(nèi)是能夠在20S內(nèi)達到目標溫度，遠小于60S我們認為我們設(shè)計的系統(tǒng)溫度控制是成功的。5.3溫度波動范圍為了檢測溫度是否能夠在我們的目標范圍內(nèi)我們進行調(diào)節(jié)我們選用九組實驗數(shù)據(jù)進行實驗溫度遞增5度，統(tǒng)計實驗結(jié)果如下：表3.設(shè)定溫度波動情況設(shè)定溫度（度）最小溫度（度）穩(wěn)定溫度（度）最大溫度（度）000154561091011151415162019202125242526302930313534353640394041通過表格我們發(fā)現(xiàn)實際溫度會在設(shè)定溫度左右一度進行波動，我們分析波動是原因首先我們只對溫度整數(shù)部分進行了顯示造成的即使只有零點幾度也會使溫度在目標左右一度波動。其次，由于傳感器溫度采集的滯后性實際溫度已經(jīng)達到目標溫度但我采集溫度還沒有到達使溫度會有一定量的超調(diào)。同時，我們采用的散熱絲也會有余熱不會在我們一停止加熱就不加熱這也會導(dǎo)致繼續(xù)加熱或制冷給系統(tǒng)帶來一定的超調(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）01425125.102170122.0410.2603140121.6804120121.44

6.系統(tǒng)優(yōu)化6.1優(yōu)化控制方式本系統(tǒng)出于設(shè)計簡潔功能突出，使用方便，經(jīng)濟廉價，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，只能通過繼電器的通斷來決定發(fā)熱電阻絲的工作狀態(tài)。發(fā)熱量很難控制，這樣對于溫度的控制有滯后給系統(tǒng)調(diào)節(jié)帶來振蕩，并且繼電器導(dǎo)通電流比較小限制了發(fā)熱絲發(fā)熱量，同時由于繼電器采用機械觸點壽命短影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。為了避免這些問題的發(fā)生可采用晶閘管來作為電阻絲的驅(qū)動，這樣不僅可以有效提高發(fā)熱絲發(fā)熱量也，可以對發(fā)熱電阻的發(fā)熱量進行控制和調(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)時間，減少系統(tǒng)振蕩增強系統(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)熱絲并沒有進行相應(yīng)的隔離保護存在一定的安全隱患。在今后結(jié)構(gòu)上可以對外形的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，讓其能有簡潔流暢的外觀和藝術(shù)氣息，提升產(chǎn)品的產(chǎn)品形象；有利于消費者對其的認同感和使用欲望。同時要進行相應(yīng)的隔離保護去除安全隱患。6.3.擴展系統(tǒng)應(yīng)用本系統(tǒng)為小范圍溫度控制設(shè)計，只對單點溫度進行了測量與本地顯示在實際的生產(chǎn)應(yīng)用過程中存在很多不足，為提高本系統(tǒng)適用能力擴展系統(tǒng)應(yīng)用以適應(yīng)大棚、倉庫、糧倉等不同需求我們可通過一下方面進行改進。溫度多點測量在實際的生產(chǎn)生活中往往需要對很大一片空間進行溫度控制，而對某一點的溫度進行采集完全沒有參考價值，對實際應(yīng)用不夠合理。為滿足這樣的需求我們可以用多個溫度傳感器利用RFID組成傳感器網(wǎng)絡(luò)對這一片區(qū)域進行溫度檢測再控制多個加熱裝置分別進行加熱或制冷。這樣可以解決溫度控制范圍較小的問題。溫度控制系統(tǒng)的遠程管理本系統(tǒng)只對溫度進行了本地顯示這對我們生產(chǎn)生活帶來不便我們要了解一片空間的溫度就需要到現(xiàn)場查看不利于提議管理。在程序設(shè)計中可以采用一些小型的嵌入式操作系統(tǒng)（比如uCOS-II、freertos等），提高其的實時性能，并能加強多任務(wù)工作時良好的工作穩(wěn)定性。同時在其基礎(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)儲存起來也能同步到云端，通過基于移動客戶端或PC應(yīng)用端實現(xiàn)遠程控制與其他的設(shè)備連接實現(xiàn)智能家具的功能。完善制冷功能本系統(tǒng)用于制冷現(xiàn)在通過吹風(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，這樣就可以讓溫度隨我們的要求變化了。通過這三方面的改進將大大增加溫度控制范圍、優(yōu)化用戶體驗、完善系統(tǒng)功能對糧倉、大棚、長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，我們這次的工程實踐只是做了一個小小的嘗試，對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)論本次工程實踐的訓(xùn)練我們設(shè)計的是室內(nèi)溫度智能控制系統(tǒng)。通過實踐我們完成了對溫度的精確采集、實時顯示、穩(wěn)定控制，實現(xiàn)了對室內(nèi)溫度的有效控制對改善人們的生產(chǎn)生活具有重要意義。這次實踐我們從需求分析、方案確定、電路設(shè)計制作、程序設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試一步步走來完成了對測控系統(tǒng)的設(shè)計與制作，對一個完整的測控系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)有了新的認識。培養(yǎng)了工程實踐能力與創(chuàng)新能力，增強了動手能力。我們通過此次實踐驗證了自動控制理論，提出了一種切實可行的室內(nèi)溫度自動控制系統(tǒng)解決方案。對我們的生活和工業(yè)生產(chǎn)具有積極作用。

致謝本課程設(shè)計的完成是在我們的指導(dǎo)老師嚴寒冰老師的細心指導(dǎo)下進行的。在每次設(shè)計遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得我們的設(shè)計順利的進行。從設(shè)計的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計的修改的整個過程中，花費了嚴老師很多的寶貴時間和精力，在此向老師表示衷心地感謝！老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！同時我們的設(shè)計也得到了控制工程學(xué)院測控教研室各位老師的大力支持為我們提出了寶貴的改進意見使我們的設(shè)計能夠日臻完善，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)，在我們平時設(shè)計中和我們一起探討問題，大家分工合作才有了今天的設(shè)計成果沒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[1].鄭郁正，孟芳，文斌.單片微型計算機原理及接口技術(shù).北京：高等教育出版社.2012.7[2].胡向東，劉京誠，余成波.傳感器與檢測技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2009.1[3]孫余凱.典型自動控制電路識圖與應(yīng)用快捷入門.北京：電子工業(yè)出版社，2010.8[4]趙家貴.新編傳感器電路設(shè)計手冊.北京：中國計量出版社，2002.9。

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>ucharLCD_ID_1[16]={"Temper:--C"};ucharLCD_ID_2[16]={"Windspeed:-"};ucharLCD_ID_3[16]={"Speregulmode"};ucharLCD_ID_4[16]={"Windspeed:-"};ucharLCD_ID_5[16]={"Tempermode"};ucharLCD_ID_6[16]={"min:--Cmax:--C"};sbitIRIN=P3^2;//紅外接收器數(shù)據(jù)線sbitBEEP=P3^3;//蜂鳴器驅(qū)動線sbitHT=P1^2;//高溫指示燈驅(qū)動sbitLT=P1^1;//低溫指示燈驅(qū)動sbitJRE=P1^4;sbitKEY=P1^5;//功能選擇模式按鍵sbitUP=P1^6;//設(shè)置溫度++sbitDwon=P1^7;//設(shè)置溫度--sbitS1=P3^0;sbitS2=P1^6;sbitS3=P1^5;voidXianshi();voidFare();voidJianpan();voidDianji();voiddelay1(intms){unsignedchary;while(ms--){for(y=0;y<250;y++){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}}}unsignedlongintDS18b();ucharIRCOM[5];ucharFF=1,N1=0,Ch=1,TTi=20,TTm=26;ucharTT=30;voidIR_INIT(){ IE=0x81;//允許總中斷，使能INT0外部中斷 TCON=0x01;//觸發(fā)方式為脈沖負邊沿觸發(fā)}voiddelay_m(ucharx);voidPWM_Init(void); voidTplayer(ucharadd,unsignedlongintTT)//第二行顯示{ ucharshi,ge; shi=TT/10; ge=TT%10; write_com(0x80+0x40+add); write_date(0x30+shi); write_date(0x30+ge); } voidM_D(ucharadd,unsignedlonginttime) //第一行顯示{ ucharshi,ge; shi=time/10; ge=time%10; write_com(0x80+add); write_date(0x30+shi); write_date(0x30+ge); }voidmain(){ 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L1602_Init();//初始化LCD 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低頻做出響應(yīng)實際這個函數(shù)是沒有實質(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); write_com(0x0f); } if(N1!=2) { write_com(0x0c); } }}voidIR_IN()interrupt0{ ucharj,k,N=0; EX0=0; delay_m(15); if(IRIN==1){ EX0=1; return; }//確認IR信號出現(xiàn)while(!IRIN)//等IR變?yōu)楦唠娖剑^9ms的前導(dǎo)低電平信號。{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^4.5ms的前導(dǎo)高電平信號。 {delay_m(1);} while(!IRIN)//等IR變?yōu)楦唠娖? {delay_m(1);} while(IRIN)//計算IR高電平時長 { delay_m(1); N++; if(N>=30) { EX0=1; return; }//0.14ms計數(shù)過長自動離開。 }//高電平計數(shù)完畢 IRCOM[j]=IRCOM[j]>>1;//數(shù)據(jù)最高位補“0” if(N>=8) { IRCOM[j]=IRCOM[j]|0x80; //數(shù)據(jù)最高位補“1” } N=0; }//endfork }//endforj if(IRCOM[2]!=~IRCOM[3]) { EX0=1; return; } switch(IRCOM[2]==0x47)//按mode鍵進入模式調(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 case1:N1++; if(N1==1) { L1602_string(1,1,LCD_ID_3); L1602_string(2,1,LCD_ID_4); Tplayer(11,FF); } elseif(N1==2) { L1602_string(1,1,LCD_ID_5); L1602_string(2,1,LCD_ID_6); Tplayer(4,TTi); Tplayer(12,TTm); } else { N1=0; IRCOM[2]=0xaa; } break; default: break; } if(N1!=0) { switch(IRCOM[2]) //如果進入調(diào)節(jié)模式，調(diào)節(jié)溫度，與風(fēng)速 { case0x15:Ch++;//光標所在位置的標志位控制的設(shè)置 if(Ch>2) { Ch=1; } break; case0x07:Ch--;//光標所在位置的標志位控制的設(shè)置 if(Ch<1) { Ch=2; } break; case0x40: if(N1==2&&Ch==1) //如果當按下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&&Ch==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; case0x44://按下CH—鍵 if(N1==2&&Ch==1) { if(TTi<TTm&&TTi!=0) { TTi--; } elseif((TTi==0)&&(TTm==0)) { TTi=0; } else { TTi=TTm-1; } Tplayer(4,TTi); } if(N1==2&&Ch==2) { if(TTm>TTi) { TTm--; } Tplayer(12,TTm); } if(N1==1) { FF--; } Dianji();// if(N1==2)// { Fare(); if(TTm<1) { TTm=40; } if(TTi<1) { TTi=40; } // } default : break; } } if(N1==0) { switch(IRCOM[2]) { case0xaa:L1602_string(1,1,LCD_ID_1); L1602_string(2,1,LCD_ID_2); M_D(7,TT); Tplayer(11,FF); break; default: break; } } EX0=1;}/*函數(shù)功能：延時x*0.14ms輸入：延時時間x輸出：無*/voiddelay_m(ucharx){ ucharb; while(x--) { for(b=140;b>0;b--); }}/*函數(shù)功能：采集溫度，當溫度發(fā)生異常聲光報警，加熱是紅燈提示，不發(fā)熱時黃燈提示,并顯示實時溫度輸入：無輸出：無*/voidXianshi(){ 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 { BEEP=0; } else { BEEP=1; } if((TT>=TTm)) { HT=0; LT=1; } else { LT=0; HT=1; } if(!N1) { M_D(7,TT); }}/*函數(shù)功能：通過P1.4口調(diào)節(jié)發(fā)熱電阻絲的狀態(tài)輸入：無輸出：無*/voidFare(){ if(TT<TTi) { JRE=0; } elseif(TT>=TTi&&TT<TTm) { JRE=0; } elseif(TT>=TTm) { JRE=1; }}基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)HYPERLINK"/detail.ht