基于單片機(jī)的智能供暖系統(tǒng)溫度控制器設(shè)計(jì)

隨著全球變暖的加劇，冬季的溫度控制對于許多人來說變得更加重要。然而，目前，許多城市仍然使用傳統(tǒng)的直流電或者其他技術(shù)來提供溫度控制。這種做法有很多缺點(diǎn)，比如，人們無法獨(dú)立控制溫度，導(dǎo)致了資源的過度消耗。此外，使用傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)也會導(dǎo)致室內(nèi)溫度的波動，并且溫度控制的效果并不理想。近年來，由于新能源、新技術(shù)的不斷推陳出新，采暖方式也在不斷演變，特別是在獨(dú)立家庭供熱領(lǐng)域，更是迎合當(dāng)下的需求。因此，在研究如何實(shí)施智能家庭供熱時(shí)，我們將重點(diǎn)放在溫度控制感應(yīng)器的選型上，并結(jié)合DS18B20數(shù)字溫度傳感器，構(gòu)建一種溫度控制器，以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的溫度監(jiān)測。采用先進(jìn)的智能化技術(shù)，可以根據(jù)需求，對室內(nèi)的采暖時(shí)長和室內(nèi)溫度進(jìn)行精確的監(jiān)測，從而更好地滿足當(dāng)前的需求。

這個系統(tǒng)由一個單片機(jī)控制器、一個按鈕控制器、一個LCD顯示器和一個溫度檢測器組成。系統(tǒng)能完成溫度的檢測、設(shè)置溫度、加熱的功能，采用DS18B20溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測溫度并進(jìn)行轉(zhuǎn)化，檢測到的溫度值通過LCD1602液晶屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并可以通過單片機(jī)AT89C51外部擴(kuò)展的按鍵電路來設(shè)定溫度值，通過加熱電路對水溫進(jìn)行控制，升溫時(shí)開啟加熱電路，降溫時(shí)關(guān)閉加熱電路，實(shí)現(xiàn)對溫度在20℃～30℃控制的自動化。

本題目通過單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)的水溫監(jiān)測、設(shè)置、加熱等功能。本系統(tǒng)成本低廉，功能實(shí)用，具有便于攜帶的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：智能供暖；AT89C51；DS18B20；自動控制；溫度控制

Asa result of climate conditions, heating has become a basic living requirementfor northern residents in the north. At present, there are many problems in thecentral heating of direct coal and thermoelectric joint production in mostparts of northern China. For example, residents cannot shut down the heatingpipe independently, cause a large amount of waste in energy, and the form ofsingle tube heating causes the heat distribution between different floors, thepoor heating quality, the problem of the standard of charging standards.Theadvent of fresh energy and technologies has caused the heating mode to evolvein a variety of ways, with the emergence of the independent household heatingmode offering an efficient solution. Consequently, this paper, based on thetemperature sensor technique, includes the selection of a temperature sensorchip and USES single chip microcomputer to create a temperature controller. Theautomatic control of the heating time and the temperature of the room is usedto meet the requirements of the heating system in the new situation.A singlechip microcomputer, key circuit, LCD display, and temperature detection circuitcomprise this system. It can detect the temperature, which is displayed in realtime via the lcd1602. LCD screen, and can be set by the single chip at89c51external extension key circuit to set the temperature value, the temperature iscontrolled by the heating circuit, the heating circuit is opened, the heatingcircuit is opened, the heating circuit is turned off, and the heating circuitis closed when the temperature is cooled, and the automation of the temperaturecontrol is controlled by the temperature of 20~ 30℃.A single chipmicrocomputer, capable of temperature monitoring, setting, heating and otherfunctions of the realization, is the controller of this issue. Itsaffordability, practicality, and ease of transport make it an ideal choice.

引  言

當(dāng)前，東北地區(qū)的采暖方式以水暖氣為主，它的工作原理為：先把清潔的水燒開，然后把它轉(zhuǎn)換成可以持續(xù)使用的熱能，隨后，這些熱能會被傳遞給室內(nèi)的空調(diào)，空調(diào)的風(fēng)力可以把室內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)至舒適的溫度。當(dāng)熱水的溫度下降時(shí)，它便開啟一個新的循環(huán)系統(tǒng)，即冷卻的水經(jīng)受加熱，并釋放出大量的熱能，這種一個周而復(fù)始的循環(huán)系統(tǒng)，使得整個室內(nèi)的氛圍都變得更加舒適。而氣暖氣的工作原理，則是利用一個加熱器，把一部分的冷卻的空氣放入，使其變得更容易受到加熱，而另一部分的熱卻不斷地向外傳遞，最后，這種一個周而復(fù)始的循環(huán)系統(tǒng)，使得整個室內(nèi)的氛圍都變得更舒適。這兩種暖氣通常使用煤炭燃燒，熱企煤炭儲備和經(jīng)營資金缺口較大，甚至容易產(chǎn)生停熱、棄管、設(shè)備凍害等多種問題出現(xiàn)，智能供暖系統(tǒng)與設(shè)備的研發(fā)勢在必行。

水是一種至關(guān)重要的物質(zhì)，它能夠改善人類的健康狀況，并且能夠根據(jù)不斷變化的環(huán)境及其相關(guān)的需求，調(diào)節(jié)水的溫度，以保證其正確的使用。因此，水溫控制技術(shù)的出現(xiàn)，使得它能夠更好地服務(wù)于多種行業(yè)，從而改善社會的發(fā)展。隨著微機(jī)測量及其相關(guān)的控制技術(shù)的飛快進(jìn)步，基于單片機(jī)的智能化溫度收集及其相關(guān)的管理系統(tǒng)的出現(xiàn)，極大地改善了人們的日常工作及生活環(huán)境的溫度管理能力。

第一章 緒論

由于微電子、微計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，微機(jī)測量與控制溫度的方法也已被普遍采納，它具備邏輯結(jié)構(gòu)簡單、使用簡便、操作成本便宜、特性安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的優(yōu)勢，從而推動著該領(lǐng)域的迅速發(fā)展。由于高新技術(shù)的蓬勃發(fā)展，單片機(jī)現(xiàn)已被廣泛地運(yùn)用于電力、軍事、交通、農(nóng)業(yè)、石油化工、電信等眾多行業(yè)，尤其是在家庭設(shè)備，例如空調(diào)、冰箱、微波爐，更加精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測和控制�！皢纹瑱C(jī)”，又稱為《單片微型機(jī)計(jì)算器》，是一種由單塊芯片組裝的多用途微小計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它擁有簡約的外觀、低功率的輸入輸出、安全可靠的網(wǎng)絡(luò)連接、安全可靠的操作系統(tǒng)、安全可靠的存儲以及可以根據(jù)需求調(diào)節(jié)的功能。使用單片機(jī)進(jìn)行控制器，在極大地改善了溫度測量與控制的準(zhǔn)確性、靈敏度以及效率方面取得了顯著的成果。然而，由于其本質(zhì)的局限，它無法實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此必須依賴于其他的支持元素，如擴(kuò)展插槽、傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、外圍設(shè)備以及被控對象。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定時(shí)溫度監(jiān)測，我們必須深入探索和開發(fā)出一套完整的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。

隨著科技的進(jìn)步，我國的工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的發(fā)展時(shí)期，而水溫控制技術(shù)則是其中的核心。它能夠有效地調(diào)整和優(yōu)化各個環(huán)節(jié)的溫度，并且能夠根據(jù)需求采取合適的控制策略，從而使整個工廠的運(yùn)行更加高效和穩(wěn)定。通過精心設(shè)計(jì)的技術(shù)手段，可以有效地改善生產(chǎn)流程，從而達(dá)到更高的產(chǎn)出質(zhì)量、更低的成本，同時(shí)還可以有效地降低人員的負(fù)擔(dān)，避免資源的浪費(fèi)，這些技術(shù)手段已經(jīng)成為許多工廠的關(guān)鍵步驟。這個項(xiàng)目的核心部分采用了AT89C51芯片來控制水溫。

1.1 研究背景

溫度控制是一項(xiàng)極其繁瑣、復(fù)雜的工作，需要人工操作，但是可以通過計(jì)算機(jī)來完成，它可以提供準(zhǔn)確、快捷的溫度控制，從而避免出現(xiàn)任何錯誤。相比于傳統(tǒng)的手動操作，計(jì)算機(jī)可以更加高效地完成溫度控制，節(jié)省了大量的時(shí)間和精力。隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為工作人員日常監(jiān)督和控制的重要工具，其獨(dú)特的優(yōu)勢使得它們成為手工管理的替代品。尤其是在北方的冬季，智能化的儀器儀表和無線傳感器的研究已經(jīng)成為測控領(lǐng)域的必備技術(shù)，而溫度參數(shù)的監(jiān)測和監(jiān)控也成為了測控和系統(tǒng)的核心部分。本文旨在深入探討51單片機(jī)的溫度采集與智能溫控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并從硬件和軟件兩個層面，對其應(yīng)用前景進(jìn)行詳細(xì)分析，以期為市場提供更加有效的解決方案。   

在國外對于溫度測量控制技術(shù)研究始于20世紀(jì)70年代。而我國的溫度測控技術(shù)研究始于20世紀(jì)80年代，溫度測控技術(shù)包括了溫度的測量技術(shù)和溫度的控制技術(shù)。[2]目前的溫度測量技術(shù)主要的測量方法分成兩大類別，一類是接觸式的測溫方法，另一類是非接觸式的測溫方法。接觸測溫法在測量時(shí)需要與被測物體或介質(zhì)充分接觸，主要包括的測溫方法有膨脹式測溫接觸式光電、熱色測溫、電量式測溫等等。而非接觸式的測溫方法不需要接觸被測對象，包括激光干涉測溫、光譜法測溫、輻射式測溫以及聲波、微波測溫方法等。在本系統(tǒng)中選擇的是接觸式測溫方法利用集成芯片測溫，屬于電量式測溫的范疇。溫度控制在近年來已經(jīng)成為我國工作對象控制中重要的一部分廣泛使用各種加熱裝置、加熱方式。由于各種原因，控制策略的多樣性可以得到充分的體現(xiàn)，包括但不限于：采用數(shù)值計(jì)算、運(yùn)用邏輯分析、運(yùn)用概率論、運(yùn)用決策分析、運(yùn)用邏輯思維等。在如今對控制技術(shù)的需求，又有先進(jìn)的些許控制方式，本文研究系統(tǒng)采用了經(jīng)典的控制算法對恒溫部分進(jìn)行控制。

1.2  研究目的及意義

通過將DS18B20與單片機(jī)結(jié)合，并結(jié)合特定的電路板，我們創(chuàng)造出了一種新型的電子式智能溫度儀，它不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)控物體的表面溫度，還可以精確檢測出物體內(nèi)的每一處細(xì)微變化，使我們更加便捷、精準(zhǔn)。由溫度傳感器和單片機(jī)組成的電子體溫計(jì)。[3]其優(yōu)勢顯著：它的應(yīng)用簡便，可信度高，檢測精度高，因此，它已經(jīng)成為了我們?nèi)粘Ｉ�活中必備的工具�?/div>