论文总字数：22033字

摘 要

随着人们的生活越来越质量化，越智能化，21世纪以后所需要的家居产品都要与自动化控制系统、计算机网络技术融合在一起，掀起了以家庭自动化为核心的一股“智能家居”的热潮，从而迈入了智能家居的时代。而经济和科技的发展伴随着人们对生活水平的提高，对于温控仪设计的要求也很严格，温度的控制效果直接影响到很多产品的质量及使用寿命，因此，温度控制成为各个领域中的一项关键技术，研究高性能的温度控制仪表具有重大的意义。现今科学研究中都采用了无线温度采集系统这项技术，为工农业的发展又加快了前进的步伐。此次课题设计的就是关于家庭供暖设备的温控装置，它可以无线测量各个房间的温度而且测量精度为 -0.5度，能够通过控制采暖设备的开关来控制供暖设备起停，并且可以自己设置此次温控设备的启动和停止状况，上传到物联网上能远程监控房间的温度和操控设备的开启和关闭。

关键词：智能家居；温控仪；无线多点测温；温度传感器；物联网

Household heating temperature controller design

Abstract

With more and more people"s life quality, more intelligent, to twenty-first Century after the Home Furnishing products are with automatic control system, computer network technology together, set off a wave of "home automation as the core of the intelligent Home Furnishing craze, which has entered into the era of intelligent Home Furnishing. While the economic and technological development with the improvement of people"s living level, the temperature controller design requirements are very strict, the control effect of temperature directly affects the quality of many products and service life, therefore, the temperature control has become a key technology in various fields, is of great significance to study the temperature control instrument with high performance. In modern science. Have adopted the technology of wireless temperature acquisition system, for the development of agriculture and industry and accelerate the pace of progress. This topic is about the design of the home heating equipment temperature Control device, it can be wireless measurement all the room temperature and the measurement accuracy is -0.5 degrees, can be controlled by a switch to control the heating equipment, heating equipment and heating equipment to stop, custom daily switch status, can through the network for remote control of heating equipment switch and display each room temperature.

Keywords：Smart home; Temperature controller; Wireless multi-point temperature measurement; The temperature sensor

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题来源及研究意义 1

1.2 国内外研究现状及其发展 1

1.3 本课题的工作任务 2

第二章 系统整体方案设计 3

2.1 设计要求 3

2.2 整体方案 3

2.3 主要元器件的选择 3

2.3.1 单片机的选择 3

2.3.2 温度传感器的选择 4

2.3.3 无线传输的选择 4

第三章 硬件电路设计 5

3.1 Arduino UNO资源 6

3.1.1 Arduino的来源 6

3.1.2 Arduino UNO的介绍 7

3.2 温度传感器的设计 10

3.3 无线传输 11

3.4 LCD1602显示 13

3.5 报警电路及按键控制 14

3.6 单片机最小系统 16

3.7 WiFi模块 18

第四章 软件设计 19

4.1 Arduino IDE编译 19

4.2 主程序设计 19

4.3 从机程序设计 23

结论 29

致谢 30

参考文献 31

附录 32

第一章 引言

1.1 课题来源及研究意义

智能家居是随着科技和互联网先进的趋势冉冉升起的一个新产业，是物联网的重要展现之一，当中融合现代化的通信技术、信息化的自动控制，能实现自动控制家庭电子设备的功效。此次设计的温控仪能够对家庭环境的舒适度和安全进行监控和报警，为我们提供了温暖和舒心的生活环境，保障了住户的生活质量。互联网已经和我们的生活息息相关了，如今所学专业中都是包括电子信息、计算机与控制，管理控制、运动控制等相关的内容，这些技术的提升无一不昭示着这信息化的社会改变了我们的生活方式，人们现在对高科技的生活方式已经习以为常了，向往着更加智能，更加先进的家庭设施和通信设备，智能家居的后来者居上也是必然的，在中国，智能家居到现在已度过了近12年的发展历程，起初从我们每个人的希冀，到今天真正的融入我们的生活，是一个既艰难又漫长的过程。自从美国在1984年研究出全国首个互联网作用下的建筑物后，继美国之后，其他实力兴旺的如加拿大、美国、澳大利亚、欧洲和东南亚国家也跟着潮流随之先后构思出智能家居的方案，而且后来的反响不错随之被人们广泛应用。因此智能家居也走入了我们的日常生活，为我们提供了很多便利。

1.2 国内外研究现状及其发展

如今响应工业生产和现代科技的发展需要，每个人对控制温度的要求都很严苛，因为它的精度、稳定性和可靠性等多方面都有可能影响着整个工业化发展，甚至那些微小零件的精密度的变化都与之脱不开联系。它代表着我们在追求更加时尚，多元化的生活的基础之上所必须要付出的努力，而我们努力的结果会对我们的世界有之很大的改变，不管是工农业还是医疗方面或者是家用设备的温度控制系统的设计，由从前只能测量单个值的温度到现在可以实现多个温度同时测量并能保证温度值的精确性和无失误性，还能确保在无线传输过程中不消耗能量,大大提高了工作效率，又确保了安全性能。但是之前的温控技术并不能完全实现以上的功能，那时候的资源和设备相对于现在都是比较落后的，特别是实验室里需要制作高精度，高标准的仪器，都是需要成套配置好的高性能温控设备，这样才能保证产品的质量。所以在我国技术落后的情况下只能虚心请假他人，向邻国好友求教，但这样首要的是阻挠了我国现代化建设事业前进的步伐。而且就目前我国的技术水平和生产设备来看，我们已经有能力独自研制和生产出高标准的控温仪表。为此，在国内很多科研机构及厂家全部都开始投入这类仪表的研制和生产。近年来，我们已取得了很多可喜的成果。随着WiFi的横空出世，相比以前的有线系统，无线系统的应用越来越广泛，在无线领域方面中国已经可以与国外媲美，目前国内智能家居有很大的发展潜力。

1.3 本课题的工作任务

本次设计的首要任务是检测三个房间的环境温度，通过对Arduino开发板和51系列单片机程序上的编译达成能测量出实际温度值，在超出温度设定值时能及时报警，并设置相关按键调节时间最后能通过网络在计算机或手机等电子设备上监控环境温度。本文提出了一种以Arduino为核心,采用DS18B20温度传感器进行温度采集,STC89C52单片机作为从机测量另外2个房间的温度，然后会通过无线收发芯片nRF24L01将从机所测得的温度值传输到主机上，再由Arduino上的液晶显示器实时显示三个房间的当前温度。此次项目的实现对工业上也有一定帮助，在温度达到所设极限的控制范围时，系统报警会提示我们做好相应的措施,从而我们对产品可以及时做到降温或者升温的操作，达到符合产品加工后的要求。设计后的系统实际应用效果好，而且控制也很简单方便。本次设计系统包括温度传感器，输出控制模块，数据传输模块，温度显示模块和温度调节电路六个部分。

第二章 系统整体方案设计

2.1 设计要求

本次设计要求设计的是一个家庭供暖设备的温控装置，并能够无线测量各个房间的温度测量精度 -0.5度，通过控制采暖设备的开关来控制供暖设备起停，并且能够自定义每天的暖设备开关状态，要求能够通过网络进行远程控制采暖设备的开关以及显示各个房间温度。

2.2 整体方案

本次设计的总体框图如图2-1所示，从图中可以清晰明了地看出这次设计的工作思路：以Arduino开发板的主控芯片ATmega328控制器作为微处理单元，DS18B20温度传感器将测出来的温度信号发送到主机上，由微处理器经过处理后，再在显示电路上显示温度。图中键盘设置温度的上下限，需要的是4个按键，将设置的最高值与最低值放到单片机的数据存储器里。我们还可以通过按键设置来设定温度的当前值。温度传感器可以将系统收集的信息和单片机中数据比较，就可以控制温度控制器。从机电路运用的是常见的52单片机系列的STC89C52，这一部分所测得的温度值通过无线发射传达到主控单片机中，再通过1602液晶显示实时温度。

主控单片机

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