基于单片机的室内温度控制系统设计与实现

孟雍祥 冯向超

随着人们生活水平的提高，对生活环境的要求也越来越高。随着物联网技术的应用，智能家居应运而生，它将家中的应用设备相连接，只需要通过统一的平台，就可以实现对所有设备的实时控制。与传统的家居方式相比，智能化家居的功能更全面，能够为人们提供更加舒适和更高质量的居住环境。而在智能家居系统当中，室内温度控制系统是基础，它是对室内灯光、温度进行控制的重要系统。只有合理设置室内温度控制系统，才能确保智能家居性能的稳定，使各项指标都达到设计要求。基于此，本文对基于单片机的室内温度控制系统进行了设计与探讨。

单片机;室内温度控制系统;智能家居;自动调节

1.基于单片机的室内温度控制系统设计

1.1设计思路

1.1.1总体设计思路

从整体角度来讲，室内温度控制系统进行设计的时候，主要用到的模块有单片机、温度传感器、数码管和机电控制的加热系统。单片机采用的使ISP系统可编程芯片，同时包含了只读程序的储存器、指令系统以及引脚结构。温度传感器则可以对室内温度进行有效测量，同时将温度信号转化成为标准的输出信号，同时还可以用来检测和调节工程生产过程当中的各项温度参数。

该室内温度控制系统的设计主要依靠的是STC89C52单片机，该单片机可以对室内的温度进行有效测量，同时还可以在特定的条件下对温度进行调控，满足人们的居住需要。在系统当中，Pt100温度传感器可以实现对温度的及时测量，同时还可以完成标准型号的传输，从而根据实际需要来对温度进行调节。Pt100温度传感器在运行的过程当中，信号转换器发挥了重要的作用，该转换器在完成对温度的检测之后可以将温度信号转变为系统可以识别的标准信号，然后将信号交给单片机，并做出相关的判断。因此控制系统的设计原理就是根据不同的温度来改变系统自身的电阻值，从而确定系统电路当中的电压，不同温度信号下转换而成的电压值也有所不同，输出的标准信号也会有所不同。输出的温度信号会通过LCD1602数码管显示出来。下图1-1就是室内温度控制系统的整体框图。

表现在系统应用上，当单片机检测到温度传感器所输出的标准信号之后，就可以判断外界的温度情况，然后与系统当中预先设定的温度进行对比。如果外界温度高于设定温度的话，风扇就会开始转动制冷;而如果外界温度低于设定温度的话，风扇就会停止转动，暖炉就会开始工作。

1.1.2交流调温风扇的设计思路

交流風扇部分是采用交流电进行调温的。调温风扇可以根据不同的温度自动调整风速，为了在使用的过程当中更加方便，风扇通常只有两档，分别是0档和4档。当室内温度低于26度的时候，风扇处于0档的位置;如果室内温度高于26度的时候，风扇就会自动调节为4档。

1.1.3继电器控制的加热系统部分的设计思路

系统当中加热的部分是由继电器进行控制的，单片机由于电压的限制无法对加热系统进行直接控制，因此需要使用继电器对加热系统当中的电路进行导通与断开，使用单片机来控制继电器。当单片机的引脚输出低电平时，三极管导通，加热系统就会受到开始工作的信号，升高室内的温度;而当该引脚输出高电平时，三极管就会被截止，加热系统就会受到停止工作的信号，使室内的温度保持在恒温的状态。

1.1.4 A/D转换器的设计思路

还需要使用A/D转化器来将Pt100温度传感器电路当中的温度信号转化为标准的数字信号，从而使单片机能够检测得到该信号，同时做出相关的判断。目前所使用的STC89C52单片机只能对数字语言进行运算，只能识别数字“0”和“1”，无法对温度信号进行运算，因此在使用的过程当中需要使用A/D转换器来转化信号，使单片机能够更好地识别，从而进行有效控制。

1.2主接线的设计

室内温度控制系统主接线的核心部分是引脚的STC89C52单片机，它与共阴极两位LED数码管相连接，能够将Pt100温度传感器测量得到的温度显示出来。Pt温度传感器所测量的温度可以通过A/D转换装置与单片机的接口相连接，从而实现将温度信号转换成为标准数字信号的目标。在接收到信号之后，单片机就可以通过内部的程序进行判断与计算，当温度高于26度的时候，就可以自动开启风扇等设备进行室内降温;而高于26度的时候，就可以自动开启暖炉等设备进行室内升温，从而使室内温度控制在恒定的温度。

1.3主程序的设计

室内温度控制系统的主程序主要是通过C语言来进行设计的，主要的设计思路就是分别设计A/D转换子程序、数码管显示子程序以及温度条控制程序。在系统对风扇进行调控的过程当中，需要使用中断程序来实现。具体来说，要想使用交流电对调速风扇整流成为正半周期的交流电，然后再利用单片机控制交流电通电与断电的占空比，从而对交流调速风扇的档位进行有效调控。在系统运行过程当中，Pt100温度传感器会将室内温度测量出来，然后根据系统当中的公式将该温度信号转换成为相应的数字，这一功能需要A/D转换子程序来协助实现。在对加热系统进行控制的过程当中，需要在主程序当中设定不同的参数，他们代表的是继电器和连接调速风扇的两个引脚，通过对这两个参数进行赋值就可以实现系统温度的升降。

2.基于单片机的室内温度控制系统实现

在完成了室内温度控制系统的设计之后，为了验证所设计系统的有效性与可操作性，对系统当中的电路进行了测试。经过测试得出了如表2-1所示的实验数据。由此可以看出，该室内温度控制系统的控制误差比较小，可以实现预期的控制目标，实现恒温的室内效果。

结语

总的来说，本文对基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现进行了分析。该系统具有性能稳定、能源消耗低、操作方便等优点，基本可以实现对温度的精准控制，为用户提供舒适、智能的居住环境。经过实际温度控制验证，该设计方案具有较高的有效性与可行性，可以为同类型的控制系统提供参考与借鉴。

参考文献

[1]陈汉臻，王爱美，罗进文，王兴梅. CC2430芯片和单片机的暖气控制系统设计与实现[J]. 自动化仪表，2017，33（09）：17-20+24.

[2]黄兴洲，薛德宽，刘雪林，陈文娟，袁顺东. 基于单片机的自供电供暖温度智能调控装置[J]. 大学物理实验，2016，28（02）：73-76.

作者简介：孟雍祥（1990-），男，山东省淄博市人，职称：研究实习员，学历：硕士研究生，研究方向：声学电子和海洋仪器开发;

冯向超（1989-），男，硕士研究生。