基于单片机的室温控制系统设计

基于单片机的室温控制系统设计

梅江安邢少华

关键词：室内温度控制；单片机；电气化工程；晶体振荡器；电子科技

前言：在现代工业发展中，室温控制技术应用十分广泛，通过温度控制可促进能源的可持续利用，提升生产效率，为产品质量提供保障。随着科学技术的不断发展，传统的温控系统缺陷逐渐暴露，难以适应现代化发展需求。在此情况下，基于单片机的温度控制系统应运而生，对其设计进行研究具有关键的现实意义。

1单片机的选择

在目前的市面上，单面机的种类较多，在众多的单片机类型中，MCS-51的性价较为突出，故其在现实生活生产中应用较为广泛，尤其在电气化工程和工业测控中，目前已逐渐成为行业发展主干。单片机作为其中重要的嵌入式系统，其具有成本低廉、体积轻便等特征，因此，在当前的通信产品、工业元件、仪表设备、家用电器中应用十分广泛，甚至已成为现代电子科技中一种重要的智能化工具。

2温度检测传感器的选择

DHT11的供电电压为3~5.5V，在电源之间，通常增加一个电容（100nF），之后对环境中的温、湿度进行测试。与此同时，通过上拉电阻将DATA数据线拉高，并一直保持在高电平。在此过程中，需将微处理器的I/O设置为输出，并同步将低电平输出，保持时间应在18ms,等待最后的回答信号。在工作模式下，可将nRF24L01配置为掉电、空闲、接收、发射四种主要的工作模式，其基本的工作原理分析如下：在待机状态下，主要负责降低电流损耗，在此过过程中，晶体振荡器一直处于工作状态。若想进入待机模式，则需保证FIFO寄存器为空。在待机模式下，需保留所有配置。而在掉电模式下，通常电流损耗较小，且nRF24LO1也一直处于工作状态，但此时寄存器所配置的值仍然被保留。在发射数据的过程中，通常需调制为发射模式，若能收到相应信号，便意味着本次通信成功。在接收数据时，需重新调制为接收模式，在接收信息成功之后，如果CE变低，则此时的nRF24LO1将进入空闲模式[1]。

3单片机的室温控制系统设计

3.1系统功能

在对系统功能进行设计的过程中，具体内容包括以下几方面：第一，实时采集标样室温湿度参数，并借助单片机对所采集到的数值进行分析、处理及显示，最后将这些数据借助工业总线传输至现场服务器。第二，对标准值和实测之间的差距进行智能判断，并及时使用超声波雾化器、工业空调等进行加湿、喷雾、降温、升温等操作，通过该操作，可将湿度和温度控制在标准范围之内。第三，借助上位机对室温湿度参数进行合理展现并监控。第四，现场温度传感器具有较强的抗干扰能力以及超快的响应能力，其基本测温范围在0~80之间，测温精度在1左右，而湿度测试范围在0~100%RH，精度5%左右。

3.2温度和湿度采集系统

该系统在具体应用的过程中，需借助温湿度传感器对相应的温度和湿度进行采集，并通过单片机串行时钟线、数据线，最终获得数字信号。在完成了上述操作流程之后，可将采集到的温度、湿度数据，通过单片机在LCD12864液晶屏幕上显示出来，与此同时，还需将这些数值传输至工控服务器。对温度和适度进行采集，是借助由温湿度传感器和单片机共同组成的系统来完成，其中，温湿度传感器通过串行总线，传输至单片机，而单片机可对这些采集信号进行处理，最后转化成相对应的数值。

3.3超声波雾化器智能加湿技术

该技术在具体实践的过程中，主要是由超声波雾化器、智能关闭、水位检测等等共同组成。其中，超声波雾化器智能开关主要是借助单片机采集当前的湿度值，并将其与设定值进行比较，若设定值低于采集值，则需将超声波雾化器关闭；若设定值高于采集值，则需开启超声波雾化器，并同时对标养室进行加湿处理。在对水位进行检测时，首先需检查是否有水，若答案为肯定，则可直接关闭阀门；若没有水，则需在容器中加水，此时需开启断定器，对加水时间进行计时，如果加水时间超时，可断定为没有水源，需启动警报电路装置并同时关闭超声波加湿器。

3.4水温控制系统技术

对参数温度加以控制需依靠加热器余温来实现，实际温度与设定温度差在7℃以内，设定温度在0.9℃以下时需停止加热。在一级制冷过程中，实际温度比设定温度高0.3℃时，要停止制冷，且误差需控制在0.3℃以内。选用密闭性良好的容器，在恒定温度下，需保证温度变化在1℃以内，持续时间为5min[2]。

3.5核心程序

即监控程序，系统运行过程中需进行初始化，具体提包括各控制端口、中断程序、键盘程序等工作，之后再进入温度监控程序，将采集到的参数信息显示在LED显示器上，通过中断的方式，对待测温度的最大和最小值进行重新设定。

3.6键盘模块设计

其是系统人机交互中的重要输出设备，可输入关键性指令，并具备菜单选择的功能。键盘函数处理流程为：借助单片机判断是否有按键按下，之后确定具体的按键，并执行不同的处理函数。在此需注意的是，键盘抖动可导致误差问题。键盘程序编写包括按键处理函数、键盘抖动去除、键盘扫描、端口初始化等等。

结束语：

基于单片机的室温控制系统在当前的现实生活和工业生产中应用十分广泛，该系统主要是采用STC89C52和DS18B20进行温度采集，并借助无线传输技术实现通信，具有较强的抗干扰能力，且操作简单、结构紧凑、成本低廉，为后续维修提供了便利条件，具有较强的可拓展性，故可在今后发展实践中加以推广。

参考文献：

[1]江丽莎,蒙亮,罗涟玲.利用单片机设计农业温室温湿度智能控制系统[J].广西物理,2014,3301:21-24.

[2]王兴宇,袁伟青.基于AT89S51单片机控制的新型温室温度采集监测系统[J].农机化研究,2015,3209:107-110.

姓名：梅江安（1996.6）性别：男籍贯：安徽宣城学历：本科在读（中国人民解放军空军预警学院）