基于STC12C5A的智能溫度控制系統(tǒng)的設計

莊遠++劉瓊

摘要：本論文主要介紹基于STC12C5A60S2 單片機的智能溫度控制系統(tǒng)的電路組成，程序設計及工作原理。該智能系統(tǒng)可以實現(xiàn)對周圍環(huán)境溫度值的監(jiān)測，同時可對收集到的數(shù)據(jù)做出處理，并作出相應的措施。

關鍵詞：STC12C5A60S2 單片機；溫度；智能系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）25-0135-02

A Design for an Intelligent Control System of Temperature Based on STC12C5A

ZHUANG Yuan1 ，2， LIU Qiong1

（1.Hezhou University， Mechanical and Electrical Engineering College， Hezhou 542800，China；2.Qinzhou University， College of Science， Qinzhou 535099， China）

Abstract：This paper mainly introduce the electric circuit composition， program design and work principle of an intelligent control system of temperature ， which is based on STC12C5A60S2 single chip microcontroller. This system can realize temperature monitoring for its surrounding environment， processing collected data， and producing appropriate measures at the same time.

Key words： STC12C5A60S2 Single Chip；microcontroller；temperature；intelligent system

現(xiàn)代社會，工業(yè)科技隨著工業(yè)革命迅速騰飛，高性能的設備普及越來越廣，由于高性能設備需要穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境，所以各個行業(yè)對溫度與濕度測控的要求也越來越高。而在以前進行這樣的監(jiān)控需要大量的人力，依靠人工24小時監(jiān)護，人工巡回監(jiān)測等方式來測量和記錄當前的環(huán)境狀況信息。這樣，會浪費大量的人力與物力，還缺乏一定的科學性，而且存在很大的安全隱患。在環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的問世后，這樣的問題在很大程度上得到解決，這是因為環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設計，采用的是智能化。以下是他的工作步驟：感應當前環(huán)境的環(huán)境溫度與濕度；單片機判斷感應到的溫度與濕度是否超出或低于要求；若感應到的溫度與濕度異常，實行設定好的措施進行調節(jié)；判斷異常是否超過預設時間，若超過預設時間，則輸出異常信號報警；判斷異常是否處理完畢，若處理完畢，警報解除。這樣就可以利用控制器對周圍環(huán)境溫度進行監(jiān)控，從而達到實時對環(huán)境經(jīng)行監(jiān)控與控制的目的。

1 系統(tǒng)的組成及功能

該系統(tǒng)由4個模塊組成，分別是：主控模塊、溫度采集模塊、顯示模塊和溫度調節(jié)模塊。使用到了STC12C5A60S2 單片機、DS18B20數(shù)字溫度傳感器、1602液晶顯示模塊、繼電器等原件。可實現(xiàn)的功能為：1）可精確的探測到周圍環(huán)境的溫度值，精度可達0.1度；2）可每3秒將收集到的溫度數(shù)據(jù)上傳至上位機；3）可由上位機發(fā)送指令開啟或關閉溫度調節(jié)裝置；4）當環(huán)境溫度超過預先設定的報警值時，會報警同時開啟溫度調節(jié)裝置。

2 系統(tǒng)的硬件設計

2.1主控模塊的設計

主控模塊是由STC12C5A60S2 單片機及其相應的振蕩、復位電路組成，同時在單片機的P1.0和P1.1這兩個管腳上分別接上兩個按鍵，用于調節(jié)報警值。

2.2溫度采集模塊的設計

溫度采集模塊可由多個DS18B20連接單片機組成，這樣可實現(xiàn)多點測控，在DS18B20連接單片機時采用外部電源供電方式，這樣的連接方式工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單。將一個或者多個DS18B20與單片機的P1.6管腳連接，如圖1。

2.3溫度調節(jié)模塊的設計

2.3.1上位機控制部分的設計

本設計初步設計了兩個端口可由電腦控制單片機對溫度進行調節(jié)。單片機P3.0管腳與P3.1管腳分別為電腦數(shù)據(jù)接收端口（RXD）與電腦數(shù)據(jù)發(fā)送端口（TXD），P1.5管腳為電腦控制溫度調節(jié)開啟的管腳，接有綠色發(fā)光二極管D2用以提示，P1.4管腳為電腦控制溫度調節(jié)器關閉的管腳接有紅色發(fā)光二極管D1用以提示。當電腦發(fā)送指令A時，綠燈亮起3秒，同時P.21管腳變?yōu)楦唠娖剑ㄟ^繼電器控制將溫度調節(jié)系統(tǒng)打開。當電腦發(fā)送指令B時紅燈亮起3秒，P2.1管腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑ㄟ^繼電器將溫度調節(jié)系統(tǒng)關閉。同時單片機每3秒將采集到的溫度濕度發(fā)送電腦記錄。下圖為電腦控制溫濕度調節(jié)電路的設計。

2.3.2自動調節(jié)部分的設計

溫度自動調節(jié)部分的工作原理是，當系統(tǒng)采集到的溫度超過了設定的最大報警值時，P2.0管腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，同時P2.0管腳連接9013型三極管Q1的基極，P2.0輸出高電平時，三極管導通，繼電器控制溫濕度調節(jié)器的開關閉合使溫濕度調節(jié)器開始工作。當溫濕度值恢復為正常值并在報警值以下時，P2.0輸出低電平，繼電器開關斷開，溫濕度調節(jié)器關閉。自動調節(jié)部分的電路圖如下圖。

3 軟件部分的設計

該設計的智能化體現(xiàn)在其可以將數(shù)據(jù)傳輸至電腦，同時可以響應電腦的控制，所以在軟件部分的設計中，著重介紹串口通信程序電腦控制部分分為兩部分，一部分為單片機每3秒將實時收集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸電腦并記錄，第一部分的程序框圖如下圖。

第二部分為串口接收指令A時，控制溫濕度調節(jié)器開啟。同時綠燈亮起3秒；當然串口接收指令B時，控制溫濕度調節(jié)器關閉，同時紅燈亮起3秒，。第二部分程序框圖如下圖。

4 結果與分析

在該智能系統(tǒng)制作完成后，對系統(tǒng)進行測試。分4個時段，使用系統(tǒng)對周邊環(huán)境溫度經(jīng)行測試，測試得出結果如下表。可以看出最大誤差沒有超過0.2℃，說明該系統(tǒng)溫度采集精度高。同時測試溫度值高于系統(tǒng)的報警值時，系統(tǒng)的自動調節(jié)部分開啟。

由實驗得出的結果可知，該系統(tǒng)可以很好地實現(xiàn)串口通信、鍵盤控制、數(shù)據(jù)顯示、溫度自動調節(jié)等功能。而且制作簡單、操作簡便、反應快速且成本低廉，同時還可以加裝許多其他的功能，例如語音播報等，所以相信該系統(tǒng)具有很好的實用價值。

參考文獻：

[1] 趙鴻圖. 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].微計算機信息，2008，24（9）：54-56.

[2] 張毅剛.單片機原理及應用[M].北京：高等教育出版社，2008：12-14.

[3] 夏曉南.基于單片機的溫箱溫度與濕度的控制[J].現(xiàn)代電子技術，2008，24（5）：117-119.

[4] 李俊，張曉東. 基于單片機的溫濕度檢測與控制系統(tǒng)[J].微計算機信息，2008，24（6）：116-118.

[5] 李艷紅，李海華. 傳感器原理及其應用[M].北京：北京理工大學出版社，2010：