适用于实训场所的智能温控系统设计综述

童逸杰

摘 要 本文基于前期大量调研成果发现，市场上能源缺口巨大并且存在能源浪费严重的现象。 而实训基地（公司厂房或者大型商场）往往会在夏季对供电造成巨大的考验。目前传统的设备有着诸多缺点，中央空调检测温度只局限于空调附近，夏天冷空气下沉，上下温差大，检测温度不实，导致空调长时间持续全负荷工作，尤其是实训基地的实训场所高度非常高，上下温差巨大，常常导致冬天不制热，夏天高能耗的结果。本文旨在通过全方位多维度实时检测温度来智能控制设备进行工作，采用单片机和温度传感器设计一种智能的温度反馈系统来解决上述问题，从而达到节能的目的。

关键词 温控;能源;传感器

引言

2019年我国全社会用电量年均复合增速超过13.6%，由于夏季高峰负荷增长太快，超出了电力系统的供应能力，造成此原因很大程度上由于目前的制冷设备智能化程度不强，比如厂房、实训场地与商场等地中央空调检测温度只局限于空调附近，这些场所有个特点，便是高度很高，上下温差明显，在夏天冷空气下沉，上下温差大，检测温度不符合实际，导致空调持续全负荷工作，造成电力持续浪费。这些电力的浪费，归根结底都是由于温度控制不够智能化所导致的。通过调查国内外研究，目前针对温度控制存在了大量的参考文献[1-7]，如果可以采用温度实时全方位监测，并且实时反馈至控制系统，则能够很好地缓解能源浪费的问题。

1系统设计

1.1 系统框架设计

利用可以直接被读出数据的温度传感器DS18B20监控实训室内部工作环境的温度，并直接输出数字温度信号给单片机系统进行处理，在单片机控制程序中设置一个温度上限值，根据当前不同的温度对系统进行不同的操作，并且把实时监控温度与温度上限值一并显示在LCD1602上以方便工作人员查看与操作。

1.2 系统电路设计

本系统电路部分拆分成五个模块来进行设计，分别为基础外部电路模块、按键电路模块、显示电路模块、温度采集模块与伺服驱动模块. 基础外部电路中单片机上的XTAL1和XTAL2用来外接石英晶体和微调电容，即用来连接单片机内OSC的定时反馈回路，当按下按键开关S1时，系统复位一次。显示电路模块会设计采用的是LCD1602 液晶显示器作为温度的实时显示。按键模块包括两个独立按键，一端与单片机的P1口连接，另一端接地，当按下任一键时，P1口读取低电平有效。系统上电后，进入按键扫描子程序，以查询的方式确定各按键，完成温度初值的设定。温度采集电路采用的是DS18B20，该传感器是单总线结构，将采集到的温度实时送给单片机，单片机将收到的数据经过处理后实时地在液晶上显示出来。伺服驱动电路设计采用的通过单片机的I/O 口产生一个脉冲宽度调制信号，经三极管驱动电路来驱动电机转动。系统电源电路的设计则是为了实现室内和户外的各种环境的用电，首先将220 V 交流电转换成5 V 的直流电来提供稳定的5 V 电压为单片机、液晶等模块供电，电路图由图1所示。

1.3 软件程序设计

软件程序设计部分基于C 语言进行模块化的设计。首先编写主要程序初始化，接着重复测试缓冲模块中各个相关单元的标志，若已经置位的缓冲区表明要处理对应的数据，接着主程序将调配对应的处理子模块如图2 所示。

2温度测量模式改善

本文采用多点多维度环绕检测的方式反应房间实际温度，为了不明显增加成本并且能够满足需求，最后选择价格低廉的DS18B20温度传感器，低成本的优势可以选择多个传感器布置在房间内部，并且计算出平均值来判断调温设备的工作运行状态。由于人体的温度变化是靠皮肤黏膜和内脏器官，因此出于人性化设计，本项目中传感器的分布高度一共分为两个维度，分别为1.5米（人类站立时感受温度平均高度）与1米（人类坐时感受温度平均高度），在需要不同情況的时候能够开启不同高度的传感器进行反馈控制。此外，每一个维度又有多个传感器平均分布在房间内部，最后取其平均值并反馈给控温系统以决定下一步的操作。

3结束语

本文基于单片机的智能温控系统实现了多维度检测识别外部环境温度，根据外部环境温度自动调节温控设备工作温度，能够有效解决夏季实训基地以及厂房类工作环境下温度控制非智能化，浪费严重的现象，既经济又环保，并且本系统涉及许多单片机以及C语言课程等机电与信息技术类知识内容，能够作为机电与信息技术类专业的教学材料进行实际案例教学，具有良好的社会效益与经济效益。

参考文献

[1] 杨真理.基于430单片机和Pt100的智能温控系统[J].镇江高专学报，2013，26（4）：77-79.

[2] 张祥，蔡景，林海彬，等.基于STM32的温湿度监测系统设计[J].中国仪器仪表，2013，（7）：62-65.

[3] 陈玉敏，谢玮，孟宪民.基于STM32的温度控制实验设计[J].现代电子技术，2016，39（12）：37-40.

[4] 李玮瑶，王小辉.基于DS18B20的关联型温度检测系统的设计与实现[J].电子设计工程，2015，（15）：93-95.

[5] 刘映宏.基于STM32的温湿度测量系统设计[J].电子技术与软件工程，2015，（10）：104-105.

[6] 张蓉蓉.基于STC89C52的智能温度控制系统硬件设计[J].机电信息，2014，（15）：130-131.

[7] 王朝华，陈德艳，黄国宏，等.基于Android的智能家居系统的研究与实现[J].计算机技术与发展，2012，22（6）：225-228.