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和工業生產,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,并且通過串口傳給上位機顯示當前溫度。在經過實際的測試,該系統的性能穩定,誤差控制在0.5℃,滿足了小面積的室內應用。
關鍵詞:智能調節;ATmage8單片機;溫度傳感器;上位機
溫度在工農業生產中起著舉足輕重的作用,在冶金、醫藥、食品制造和化學制造業等行業尤其顯得重要。在適當的溫度下生產的產品質量、產量和合格率會大大的提高。有些藥品的生產和存儲要在很低的溫度下進行;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量。在農業大棚蔬菜和室內圈養牲畜對于環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。隨著社會生產力和科學技術的發展,工農業生產對于溫度的要求會越來越高,這樣就需要系統不但可以測出室內的實際溫度,還可以通過上位機來進行實時的控制,調整環境的溫度。
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的軟件環境來編寫一個控制界面,用來控制下位機的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串口來進行連接;單片機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。單片機模塊和加熱模塊之間接繼電器,由單片機來控制。上位機設定溫度范圍,發送給單片機,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,開啟繼電器,加熱模塊開始工作,當到達最高閾值時,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單片機簡介
ATmage8是一款采用低功耗CMOS工藝生產的基于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8位通用寄存囂,8k字節的Flash程序存儲器可擦寫大于10000次;帶有兩個預分頻的8位定時器/計數器、一個帶預分頻的16位定時/計數器;3個PMW通道,可實現任意16位以相位和頻率的可調PMW脈寬調制輸出;一個10位的AD轉換,基本滿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單片機的驅動能力大了很多,在此系統中也就可以直接驅動繼電器。
2.2 溫度傳感器DS18B20
傳統的溫度傳感器往往采用模擬技術進行設計,這樣的話就會遇到線性誤差補償、多點測量中的切換誤差和信號的調理電路的誤差等問題,這些問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展的方向。DS18B20溫度傳感器是DMLLAS公司生產的新一代數字溫度傳感器。該傳感器將地址線、數據線和控制線合為一根雙向串行數據的信號線,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,上位機發送溫度閾值和命令給單片機,單片機發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,經過溫度采集模塊進行反饋。這樣就形成可一個完整的系統。
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