基于单片机的智能供暖系统温度控制器设计

随着全球变暖的加剧，冬季的温度控制对于许多人来说变得更加重要。然而，目前，许多城市仍然使用传统的直流电或者其他技术来提供温度控制。这种做法有很多缺点，比如，人们无法独立控制温度，导致了资源的过度消耗。此外，使用传统的温度控制系统也会导致室内温度的波动，并且温度控制的效果并不理想。近年来，由于新能源、新技术的不断推陈出新，采暖方式也在不断演变，特别是在独立家庭供热领域，更是迎合当下的需求。因此，在研究如何实施智能家庭供热时，我们将重点放在温度控制感应器的选型上，并结合DS18B20数字温度传感器，构建一种温度控制器，以实现更加精准的温度监测。采用先进的智能化技术，可以根据需求，对室内的采暖时长和室内温度进行精确的监测，从而更好地满足当前的需求。

这个系统由一个单片机控制器、一个按钮控制器、一个LCD显示器和一个温度检测器组成。系统能完成温度的检测、设置温度、加热的功能，采用DS18B20温度传感器实时检测温度并进行转化，检测到的温度值通过LCD1602液晶屏进行实时显示，并可以通过单片机AT89C51外部扩展的按键电路来设定温度值，通过加热电路对水温进行控制，升温时开启加热电路，降温时关闭加热电路，实现对温度在20℃～30℃控制的自动化。

本题目通过单片机控制，实现的水温监测、设置、加热等功能。本系统成本低廉，功能实用，具有便于携带的特点。

关键词：智能供暖；AT89C51；DS18B20；自动控制；温度控制

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

当前，东北地区的采暖方式以水暖气为主，它的工作原理为：先把清洁的水烧开，然后把它转换成可以持续使用的热能，随后，这些热能会被传递给室内的空调，空调的风力可以把室内的空气调节至舒适的温度。当热水的温度下降时，它便开启一个新的循环系统，即冷却的水经受加热，并释放出大量的热能，这种一个周而复始的循环系统，使得整个室内的氛围都变得更加舒适。而气暖气的工作原理，则是利用一个加热器，把一部分的冷却的空气放入，使其变得更容易受到加热，而另一部分的热却不断地向外传递，最后，这种一个周而复始的循环系统，使得整个室内的氛围都变得更舒适。这两种暖气通常使用煤炭燃烧，热企煤炭储备和经营资金缺口较大，甚至容易产生停热、弃管、设备冻害等多种问题出现，智能供暖系统与设备的研发势在必行。

水是一种至关重要的物质，它能够改善人类的健康状况，并且能够根据不断变化的环境及其相关的需求，调节水的温度，以保证其正确的使用。因此，水温控制技术的出现，使得它能够更好地服务于多种行业，从而改善社会的发展。随着微机测量及其相关的控制技术的飞快进步，基于单片机的智能化温度收集及其相关的管理系统的出现，极大地改善了人们的日常工作及生活环境的温度管理能力。

第一章 绪论

由于微电子、微计算机技术的飞速进步，微机测量与控制温度的方法也已被普遍采纳，它具备逻辑结构简单、使用简便、操作成本便宜、特性安全可靠、经济实惠的优势，从而推动着该领域的迅速发展。由于高新技术的蓬勃发展，单片机现已被广泛地运用于电力、军事、交通、农业、石油化工、电信等众多行业，尤其是在家庭设备，例如空调、冰箱、微波炉，更加精准地实现对室内环境的监测和控制。“单片机”，又称为《单片微型机计算器》，是一种由单块芯片组装的多用途微小计算机系统，它拥有简约的外观、低功率的输入输出、安全可靠的网络连接、安全可靠的操作系统、安全可靠的存储以及可以根据需求调节的功能。使用单片机进行控制器，在极大地改善了温度测量与控制的准确性、灵敏度以及效率方面取得了显著的成果。然而，由于其本质的局限，它无法实现对温度的实时监控，因此必须依赖于其他的支持元素，如扩展插槽、传感器、模数转换器、外围设备以及被控对象。为了实现准确的定时温度监测，我们必须深入探索和开发出一套完整的单片机实现。

随着科技的进步，我国的工业已经进入了一个全新的发展时期，而水温控制技术则是其中的核心。它能够有效地调整和优化各个环节的温度，并且能够根据需求采取合适的控制策略，从而使整个工厂的运行更加高效和稳定。通过精心设计的技术手段，可以有效地改善生产流程，从而达到更高的产出质量、更低的成本，同时还可以有效地降低人员的负担，避免资源的浪费，这些技术手段已经成为许多工厂的关键步骤。这个项目的核心部分采用了AT89C51芯片来控制水温。

1.1 研究背景

温度控制是一项极其繁琐、复杂的工作，需要人工操作，但是可以通过计算机来完成，它可以提供准确、快捷的温度控制，从而避免出现任何错误。相比于传统的手动操作，计算机可以更加高效地完成温度控制，节省了大量的时间和精力。随着科技的发展，计算机技术已经成为工作人员日常监督和控制的重要工具，其独特的优势使得它们成为手工管理的替代品。尤其是在北方的冬季，智能化的仪器仪表和无线传感器的研究已经成为测控领域的必备技术，而温度参数的监测和监控也成为了测控和系统的核心部分。本文旨在深入探讨51单片机的温度采集与智能温控系统的结构特点，并从硬件和软件两个层面，对其应用前景进行详细分析，以期为市场提供更加有效的解决方案。   

在国外对于温度测量控制技术研究始于20世纪70年代。而我国的温度测控技术研究始于20世纪80年代，温度测控技术包括了温度的测量技术和温度的控制技术。[2]目前的温度测量技术主要的测量方法分成两大类别，一类是接触式的测温方法，另一类是非接触式的测温方法。接触测温法在测量时需要与被测物体或介质充分接触，主要包括的测温方法有膨胀式测温接触式光电、热色测温、电量式测温等等。而非接触式的测温方法不需要接触被测对象，包括激光干涉测温、光谱法测温、辐射式测温以及声波、微波测温方法等。在本系统中选择的是接触式测温方法利用集成芯片测温，属于电量式测温的范畴。温度控制在近年来已经成为我国工作对象控制中重要的一部分广泛使用各种加热装置、加热方式。由于各种原因，控制策略的多样性可以得到充分的体现，包括但不限于：采用数值计算、运用逻辑分析、运用概率论、运用决策分析、运用逻辑思维等。在如今对控制技术的需求，又有先进的些许控制方式，本文研究系统采用了经典的控制算法对恒温部分进行控制。

1.2  研究目的及意义

通过将DS18B20与单片机结合，并结合特定的电路板，我们创造出了一种新型的电子式智能温度仪，它不仅可以实时监控物体的表面温度，还可以精确检测出物体内的每一处细微变化，使我们更加便捷、精准。由温度传感器和单片机组成的电子体温计。[3]其优势显著：它的应用简便，可信度高，检测精度高，因此，它已经成为了我们日常生活中必备的工具。

1.3  主要研究内容

本系统以AT89C51单片机为核心，有按键控制电路，DS18B20温度检测电路，LCD1602显示电路，加热电路。DS18B20温度传感器实时检测温度并进行转化，检测到的温度值通过LCD1602液晶屏进行实时显示，并可以通过单片机AT89C51外部扩展的按键电路来设定温度值，通过加热电路对水温进行控制，升温时开启加热电路，降温时关闭加热电路，实现对温度在20℃～30℃控制的自动化。

主要技术指标及要求：

1、单片机实现水温度控制，保存供暖正常温度在范围为20～30℃，测量精度为1℃；

2、实时显示当前的温度值；

3、具有温度设定和加热散热功能。