智能溫控?cái)嚢杵飨到y(tǒng)設(shè)計(jì)

劉進(jìn) 湯莉莉

摘 要：隨著生活水平的提高，生活節(jié)奏的加快，人們對家用電器自動化、智能化要求越來越高。通過市場調(diào)查，市場上具有加熱功能的電器非常多，而能給液體降溫的電器幾乎沒有。傳統(tǒng)人工攪拌降溫耗時長、溫度難以控制。該系統(tǒng)針對上述問題，以MCS-51單片機(jī)為核心，將紅外控制器、溫度傳感器和攪拌機(jī)結(jié)合起來，利用單片機(jī)的精確控制和溫度傳感器精確采溫來控制攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而代替人工攪拌，達(dá)到省時省力的要求。此套方案不僅可靠性好，成本低，且填補(bǔ)了市場空白，具有廣闊的市場前景。

關(guān)鍵詞：攪拌機(jī) 智能溫控 單片機(jī) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（c）-0057-02

Design of Intelligent Temperature Control System

Liu Jin Tang Lili

（Department of Computer & Information Engineering， Zhixing College of Hubei University， Wuhan Hubei， 430011， China）

Abstract： With the improvement of living standards， the pace of life， people on the home appliances automation， intelligent increasingly high demand. Through market survey， the market has a heating function of electrical appliances is very much， and can give liquid to cool the electrical almost No. Traditional artificial mixing temperature and time consuming， the temperature is difficult to control. The system is aimed at the above problems， with the MCS-51 microcontroller as the core， the infrared controller， temperature sensor and mixer， the use of single-chip microcomputer control and temperature sensor accurate temperature sensor to control the speed of the mixer， so as to replace artificial mixing， to achieve the requirements of time saving. This scheme not only has good reliability， low cost， and fill the gaps in the market， but also has broad market prospects.

Key Words：Beater； Intelligent Temperature Control；Single Chip Microcomputer

水作為人體中最多的成分，在生命中扮演重要的角色。每年夏天，我們能從商場買回各種降溫電器，但對剛燒開的熱水，市面上基本沒有電器能給其降溫。而泡奶粉、蜂蜜等營養(yǎng)品，我們就必須給開水降溫，如何簡單、方便、自動的給開水降溫，便成了一個值得思考的問題。

在盡可能節(jié)約成本的基礎(chǔ)上，我們通過紅外遙控控制攪拌器的溫度，讓系統(tǒng)通過單片機(jī)自動運(yùn)行。本攪拌系統(tǒng)通過STC89C51單片機(jī)為核心[1]，對溫度傳感器采集的溫度進(jìn)行監(jiān)控，然后調(diào)整攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速，擬達(dá)到以下目標(biāo)：（1）自動運(yùn)行，遙控設(shè)定溫度。充分考慮系統(tǒng)安全性、可靠性、穩(wěn)定性基礎(chǔ)上減輕人體勞動；（2）在特殊的情況下，例如有異物干擾攪拌機(jī)葉片轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)能及時進(jìn)行報(bào)警；（3）通過單片機(jī)的引入，讓系統(tǒng)可擴(kuò)展互聯(lián)網(wǎng)接口。

1 控制系統(tǒng)的工作原理及硬件設(shè)計(jì)方案

本攪拌系統(tǒng)通過溫度傳感器DS18b20檢測水溫，并將溫度反饋到控制芯片STC89C51，單片機(jī)根據(jù)紅外遙控設(shè)備設(shè)定的溫度值來控制攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)動，若紅外遙控設(shè)備無輸入設(shè)定，則按照默認(rèn)溫度值自動設(shè)定攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速，如攪拌過程中系統(tǒng)接收到新的溫度設(shè)定值，則會按照接收到的設(shè)定溫度來進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，并且在四位共陰數(shù)碼管上顯示出系統(tǒng)的當(dāng)前溫度。

智能攪拌機(jī)系統(tǒng)主要包括：輸入，輸出和控制3大部分、7個模塊，分別為：遙控輸入模塊、溫度傳感器采集，反饋模塊、復(fù)位電路模塊、電源模塊、四位共陰數(shù)碼管顯示模塊、PWM脈沖調(diào)制攪拌機(jī)驅(qū)動模塊，加熱模塊[2]。見硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖1所示。

通過放置在攪拌器中的溫度傳感器來監(jiān)控水溫，如超過了控制系統(tǒng)所設(shè)定的值，則單片機(jī)自動發(fā)出信號驅(qū)動攪拌機(jī)運(yùn)行，讓水溫下降，并通過四位數(shù)碼管實(shí)時顯示水溫，若水溫低于設(shè)定值，則通過加熱模塊進(jìn)行加熱并停止攪拌器運(yùn)行。由于控制芯片為STC89C52，因此本系統(tǒng)可通過RS232串口連接電腦，擴(kuò)展為互聯(lián)網(wǎng)控制，讓本設(shè)備使用更加方便。

實(shí)際方案中，以DS18B20作為溫度傳感器，將溫度參數(shù)送給單片機(jī)進(jìn)行處理后，通過控制攪拌器轉(zhuǎn)速對整個系統(tǒng)溫度進(jìn)行控制，蜂鳴器負(fù)責(zé)提示報(bào)警等功能。為了提高系統(tǒng)的可靠性，本系統(tǒng)中加入了復(fù)位電路。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 紅外遙控電路

該部分分為發(fā)射部分和接收部分，采用的是編碼、解碼專用集成電路和微控制器芯片控制。在系統(tǒng)中，此模塊主要分為：穩(wěn)壓電源、紅外發(fā)射/接收電路。單片機(jī)首先對等待發(fā)送的二進(jìn)制編碼進(jìn)行調(diào)制，再通過將其編碼成特殊脈沖信號并將其發(fā)送出去。系統(tǒng)選用1838T接收信號，通過1838T對信號進(jìn)行放大、檢波、整形等處理，最后將TTL信號反饋到單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并控制相關(guān)對象。1838T輸出端接入單片機(jī)，單片機(jī)接收到信號后通過放大、檢波，整形，解調(diào)，反饋給解碼與接口電路，最終達(dá)到遙控的目的。

2.2 攪拌指示報(bào)警電路

攪拌功能使用12V直流潛水泵進(jìn)行，將其接入單片機(jī)，當(dāng)潛水泵收到單片機(jī)送來的攪拌信號后，通過PWM脈沖調(diào)制來控制其轉(zhuǎn)速。指示燈接入單片機(jī)P35引腳，當(dāng)電機(jī)及其他設(shè)備正常工作時亮起，以顯示系統(tǒng)正常運(yùn)行。蜂鳴器接入P37引腳，每當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)被改變時，蜂鳴器鳴響，以示操作指令被成功接收到系統(tǒng)中。

2.3 溫度采集電路

在本攪拌系統(tǒng)中，使用DS18B20來進(jìn)行對溫度檢測和收集[3]。此傳感器第2腳為數(shù)字信號的輸入端和輸出端，因此必須接上拉電阻，以達(dá)到在沒有任何數(shù)據(jù)傳送時能一直保持高電平狀態(tài)的效果，以便確保信號穩(wěn)定地傳輸。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)可以分為三部分：

（1）主程序部分：該部分完成存儲器分區(qū)、數(shù)據(jù)定義和系統(tǒng)的初始化等，以及調(diào)用各個子程序，完成主要的控制功能。

（2）溫度信號處理部分：通過DS18B20采集到的信號，單片機(jī)通過算法自動輸出控制信號，實(shí)現(xiàn)對攪拌器或加熱設(shè)備的控制，達(dá)到預(yù)期的控制要求；

（3）電機(jī)驅(qū)動程序部分：由于溫度控制要求電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，因此需要不同的PWM波驅(qū)動電機(jī)，以便精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)使用定時器來產(chǎn)生不同頻率的PWM波，過程一般可分為系統(tǒng)中斷模塊的初始化、PWM波的生成[4]。

程序流程圖如下：

上圖中系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)主要包括：主程序設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理程序，數(shù)碼管顯示子程序，攪拌機(jī)控制，蜂鳴器報(bào)警等。

部分主程序與子程序：

void display（）//顯示溫度

{

w1=0；P0=table[dang]；delay（10）；

//第1位顯示數(shù)據(jù)

P0=0x00；w1=1；delay（1）；

//關(guān)閉顯示消除動態(tài)掃描陰影

w2=0；P0=table[16]；delay（10）；

//第2位顯示數(shù)據(jù)

P0=0x00；w2=1；delay（1）；

//關(guān)閉顯示消除動態(tài)掃描陰影

w3=0；P0=table[wen_du/10]； delay（10）；//第3位顯示數(shù)據(jù)

P0=0x00；w3=1；delay（1）；

//關(guān)閉顯示消除動態(tài)掃描陰影

w4=0；P0=table[wen_du%10]；delay（10）；//第4位顯示數(shù)據(jù)

P0=0x00；w4=1；delay（1）；

//關(guān)閉顯示消除動態(tài)掃描陰影

}

void s_display（）

//手動顯示函數(shù)

{

w1=0；P0=table[dang]；delay（10）；

P0=0x00；w1=1；delay（1）；

//關(guān)閉顯示消除動態(tài)掃描陰影

w2=0；w3=0；w4=0；P0=table[16]；delay（10）；

P0=0x00；w2=1；w3=1；w4=1；delay（1）；//關(guān)閉顯示消除動態(tài)掃描陰影

}

void zi_dong（）

//自動溫控模式

{

uchar i；

ReadTemperature（）；

d1=dang；d2=wen_du/10；d3=wen_du%10；

if（wen_du

if（（wen_du>=xia）&&（wen_du<=zhong）） //1擋

{

dang=1；

for（i=0；i<8；i++）{dj=0；display（）；zi_keyscan（）；}

for（i=0；i<2；i++）{dj=2；display（）；zi_keyscan（）；}

}

if（（wen_du>=zhong）&&（wen_du<=shang））//2擋

{

dang=2；

for（i=0；i<4；i++）{dj=0；display（）；zi_keyscan（）；}

for（i=0；i<6；i++）{dj=1；display（）；zi_keyscan（）；}}

if（wen_du>shang）{dj=1；dang=3；display（）；zi_keyscan（）；jdq=1；} //高溫上

zi_keyscan（）；

//按鍵掃描函數(shù)

}

4 結(jié)語

通過本設(shè)計(jì)整套系統(tǒng)以51單片機(jī)為核心來進(jìn)行攪拌系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)了以下功能：（1）遙控控制溫度。防止與高溫水接觸，杜絕了燙傷的可能，安全、實(shí)用；（2）能降低水溫，填補(bǔ)了家用降水溫電器的市場空白。

由于時間有限，本系統(tǒng)還可通過RS232與電腦連接后，接入互聯(lián)網(wǎng)，通過手機(jī)APP進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)更多功能。

參考文獻(xiàn)

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[4] 陳國呈.PWM逆變技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2007.