基于单片机控制的温度调节系统设计
王安龙+彭森
摘 要：随着物联网智能家居的发展，我们以8位AVR微处理器Atmega16为核心，此处理器具有高性能、低功耗等优点，采用模块化设计，利用无线收发，建立一个实时监测并且具有调节温湿度功能的系统。该设计主要包括了温湿度采集、数据传输、数据处理以及温湿度调节四个模块。该系统操作简单、性价比高、集成度好、响应速度快、抗干扰能力強而且具有稳定低功耗等优点，便于批量生产和广泛推广使用。
关键词：单片机；环境监测；温湿度传感器；无线
1 引言
随着工业革命带来的科技进步，社会在不断的发展，人们的生活水平也在不断的提高，对于自己的生活条件的要求也越来越高，但是重型工业带来的环境污染也是越来越严重，尤其是北方冬季的雾霾天气时间长影响严重，因此对于家庭环境的要求也很日益提高，因此对于室内环境的实时监测是有必要，对改善家庭居住环境会有重要的意义。
2 系统设计原则
系统的设计应该严格遵守下面几个原则：
第一个是安装与操作的要求简单，易于使用。在合理的设计情况下，尽量贴近消费者的知识水平，使得大部分人可以轻松的了解产品、接受产品、使用产品。
其次是可靠性好，数据准确。可靠性是此系统的核心，如果性能不够可靠必然会影响数据采集的准确性，影响系统判断，错误的改变环境温湿度，影响消费者室内环境得舒适度。
然后是各项数据指标要合理。本系统的应用环境为室内，工作环境对极端环境的要求不高–5℃—50℃求允许正负±2℃。
3 系统硬件设计方案
图1 温湿度控制系统的总体框图。本系统总体分为五部分，第一部分是数据采集，包含温湿度采集模块；第二部分是数据传输，包含无线传输模块；第三部分是数据分析处理，包换单片机控制模块、显示模块、键盘电路模块和报警电路模块；第四部分是温湿度调节，包含温湿度调节模块；第五部分是个人PC端的监控，包含MCU与PC连接模块。
本系统主要可以实现以下几个功能：
1）首先利用温湿度传感器对所监控的环境温湿度进行实时的数据采集，然后实际环境的大小设置不能的监测点，通过温湿度传感器采集的数据进行对比分析和处理，然后进行判断，并且实时显示环境的温度与湿度。
2）如果传感器监测的温湿度与设定的范围不一致，单片机就会做出反应，通过无线模块发送命令到温湿度调节模块，对当前环境进行调节直到设定的范围内，然后关闭温湿度调节模块。
4 系统测试
系统完成后我们在宿舍环境下进行了几天的测试，在白天的情况下通过系统测试的数据与精确温度计的测试结果进行对比，最大误差与最小误差分别是0.5与0.1℃，三天累计三十次的测试结果的平均误差为0.2℃，在合理的范围内。
湿度测试与温度测试同步进行，最大误差与最小误差分别是0.4%与0.1%，平均误差在0.3%，也在合理的误差范围内。
5 结论
本次设计由于时间紧迫，虽然基本完成了预期目标，但是设计成果并不是很理想，依然存在相当一部分问题：
没有对温度数值统计处理、储存也没有对多次采集的数据进行分析求均值，来提高对温度测量的准确性，这是以后对此系统进行完善的部分。
其次是随着智能家居的普及，利用互联网用短信或者微信等方式来提醒主人，这些是我继续研究与完善的部分，还有更多的功能等着去完善，使这个系统更加智能化。
随着工业的进步，科学的发张，现在出现了越来越多的智能温度传感器，对传感器也提出越来越高的要求，向着高精度、多功能、标准化、可靠安全以及高度集成的方向发展，成本也会越来越低廉。
参考文献
[1] 罗亚萍. 基于AT89C52单片机的室内有毒气体监控系统[J].山西电子技术， 2011， 05（2）： 17-19.
[2] 张友德. 单片微型机原理、应用与实验[M].上海：复旦大学出版社， 2005
[3] 冯东. 基于无线传感器网络的温度采集系统的研制[D].大连：大连海事大学， 2008， 11（4）： 62-63.
[4] 王志宏. 基于DHT11的实验室多点温湿度报警系统设计[J].山西电子技术， 2011， 9（3）： 54-56.
[5] 褚家美. 无线传感器网络的硬件设计[J].南京大学学报， 2010， 03（7）： 11-13.
[6] 闫玉德. 单片微型计算机原理与设计[M].北京： 中国电力出版社， 2010.
[7] 王守中. 51单片机开发入门与典型实例[M].北京：人民邮电出版社， 2007.
[8] 李光飞. 单片机课程设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2004.
[9] 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程[M]. 北京： 电子工业出版社，2009
作者简介
王安龙，邵阳学院电子科学与技术专业学生
彭森，邵阳学院信息工程系教师
摘 要：随着物联网智能家居的发展，我们以8位AVR微处理器Atmega16为核心，此处理器具有高性能、低功耗等优点，采用模块化设计，利用无线收发，建立一个实时监测并且具有调节温湿度功能的系统。该设计主要包括了温湿度采集、数据传输、数据处理以及温湿度调节四个模块。该系统操作简单、性价比高、集成度好、响应速度快、抗干扰能力強而且具有稳定低功耗等优点，便于批量生产和广泛推广使用。
关键词：单片机；环境监测；温湿度传感器；无线
1 引言
随着工业革命带来的科技进步，社会在不断的发展，人们的生活水平也在不断的提高，对于自己的生活条件的要求也越来越高，但是重型工业带来的环境污染也是越来越严重，尤其是北方冬季的雾霾天气时间长影响严重，因此对于家庭环境的要求也很日益提高，因此对于室内环境的实时监测是有必要，对改善家庭居住环境会有重要的意义。
2 系统设计原则
系统的设计应该严格遵守下面几个原则：
第一个是安装与操作的要求简单，易于使用。在合理的设计情况下，尽量贴近消费者的知识水平，使得大部分人可以轻松的了解产品、接受产品、使用产品。
其次是可靠性好，数据准确。可靠性是此系统的核心，如果性能不够可靠必然会影响数据采集的准确性，影响系统判断，错误的改变环境温湿度，影响消费者室内环境得舒适度。
然后是各项数据指标要合理。本系统的应用环境为室内，工作环境对极端环境的要求不高–5℃—50℃求允许正负±2℃。
3 系统硬件设计方案
图1 温湿度控制系统的总体框图。本系统总体分为五部分，第一部分是数据采集，包含温湿度采集模块；第二部分是数据传输，包含无线传输模块；第三部分是数据分析处理，包换单片机控制模块、显示模块、键盘电路模块和报警电路模块；第四部分是温湿度调节，包含温湿度调节模块；第五部分是个人PC端的监控，包含MCU与PC连接模块。
本系统主要可以实现以下几个功能：
1）首先利用温湿度传感器对所监控的环境温湿度进行实时的数据采集，然后实际环境的大小设置不能的监测点，通过温湿度传感器采集的数据进行对比分析和处理，然后进行判断，并且实时显示环境的温度与湿度。
2）如果传感器监测的温湿度与设定的范围不一致，单片机就会做出反应，通过无线模块发送命令到温湿度调节模块，对当前环境进行调节直到设定的范围内，然后关闭温湿度调节模块。
4 系统测试
系统完成后我们在宿舍环境下进行了几天的测试，在白天的情况下通过系统测试的数据与精确温度计的测试结果进行对比，最大误差与最小误差分别是0.5与0.1℃，三天累计三十次的测试结果的平均误差为0.2℃，在合理的范围内。
湿度测试与温度测试同步进行，最大误差与最小误差分别是0.4%与0.1%，平均误差在0.3%，也在合理的误差范围内。
5 结论
本次设计由于时间紧迫，虽然基本完成了预期目标，但是设计成果并不是很理想，依然存在相当一部分问题：
没有对温度数值统计处理、储存也没有对多次采集的数据进行分析求均值，来提高对温度测量的准确性，这是以后对此系统进行完善的部分。
其次是随着智能家居的普及，利用互联网用短信或者微信等方式来提醒主人，这些是我继续研究与完善的部分，还有更多的功能等着去完善，使这个系统更加智能化。
随着工业的进步，科学的发张，现在出现了越来越多的智能温度传感器，对传感器也提出越来越高的要求，向着高精度、多功能、标准化、可靠安全以及高度集成的方向发展，成本也会越来越低廉。
参考文献
[1] 罗亚萍. 基于AT89C52单片机的室内有毒气体监控系统[J].山西电子技术， 2011， 05（2）： 17-19.
[2] 张友德. 单片微型机原理、应用与实验[M].上海：复旦大学出版社， 2005
[3] 冯东. 基于无线传感器网络的温度采集系统的研制[D].大连：大连海事大学， 2008， 11（4）： 62-63.
[4] 王志宏. 基于DHT11的实验室多点温湿度报警系统设计[J].山西电子技术， 2011， 9（3）： 54-56.
[5] 褚家美. 无线传感器网络的硬件设计[J].南京大学学报， 2010， 03（7）： 11-13.
[6] 闫玉德. 单片微型计算机原理与设计[M].北京： 中国电力出版社， 2010.
[7] 王守中. 51单片机开发入门与典型实例[M].北京：人民邮电出版社， 2007.
[8] 李光飞. 单片机课程设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2004.
[9] 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程[M]. 北京： 电子工业出版社，2009
作者简介
王安龙，邵阳学院电子科学与技术专业学生
彭森，邵阳学院信息工程系教师
