基于Arduino UNO的智能温控系统设计与实现

基于Arduino UNO的智能温控系统设计与实现

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/mftang/article/details/136140915

本文将详细介绍如何使用Arduino UNO设计一个智能温控系统。该系统能够实时监测环境温度，并根据设定的门限值自动控制风扇的启停。通过本文，你将学习到硬件连接、软件编程以及系统测试的完整流程。

概述

本文介绍如何使用Arduino UNO作为主控制板，设计一个智能温控系统，其实现功能如下：当环境温度达到一定的门限值时，开始风扇，当环境温度低于该门限值则关闭风扇。系统使用DS18B20采集环境温度，L298N驱动电机，OLED显示当前环境温度。软件设计上使用Arduino自带的定时器中断功能，用于控制时间间隔。还使用了PWM技术，以控制电机的转速。

硬件结构

整体硬件介绍

1. Arduino UNO： 主控板卡
2. 控制L298N：用于控制电机系统
3. 控制OLED模块：用于显示当前温度数据
4. 控制DS18B20：获取环境温度数据
5. 直流电机：驱动扇叶

硬件连接结构

模块引脚与Arduino UNO主板之间关系：

软件设计

软件功能介绍

软件主要实现功能如下：

1. 控制DS18B20，读取该传感器采集到的温度值
2. 在OLED显示温度数据
3. 通过串口打印调试信息
4. 根据门限值，控制电机转速(PWM)

关于Arduino的一些知识点

定时器

在Arduino中使用定时器，必须要包含该头文件 <MsTimer2.h>，然后调用如下函数启动定时器，并且还要实现一个中断回调函数。

void startTime()
{
   // 中断设置函数，每 500ms 进入一次中断
    MsTimer2::set(500, timer_irq);
    //开始计时
    MsTimer2::start(); 
}
//回调函数 
void timer_irq()
{
}  

PWM

在Arduino UNO板卡中使用PWM功能，其能使用的引脚为pin( 3, 5, 6, 9, 10, 11)，使用方法如下：

1. 配置端口为模拟引脚
2. 使用analogWrite( pin, cycle )函数来配置占空比参数含义如下：

• pin - 引脚号；
• cycle - 占空比（范围： 0 ~ 255 ）

一个使用案例：

//for motor port 
const int output1 = 5; 
const int output2 = 6; 
// 初始化IO
void setup()
{
   pinMode(output1, OUTPUT); 
   pinMode(output2, OUTPUT); 
}
// 配置占空比
void pwmCycle()
{
   analogWrite(output1, 150);  
   analogWrite(output2, 0);  
}  

代码实现

详细代码

/*
Copyright  2024-2029. All rights reserved.
文件名     : motorCtrl
作者       : tangmingfei2013@126.com
![](https://wy-static.wenxiaobai.com/chat-rag-image/2464703061417598044)
版本       : V1.0
描述       : 自动温控系统
其他       : 无
日志       : 初版V1.0 2024/2/15  
*/
#include <MsTimer2.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2
              
// for ds18b20 port 
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
// Pass our oneWire reference to Dallas Temperature. 
DallasTemperature sensors(&oneWire);
//for motor port 
const int output1 = 5; 
const int output2 = 6; 
// for SSD1306
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
unsigned int cnt = 0;
int pwmcycle = 0;
void timer_irq();
void setup() {
    Serial.begin(9600);
  // put your setup code here, to run once:
    pinMode(output1, OUTPUT); 
    pinMode(output2, OUTPUT); 
    analogWrite(output1, 0);  
    analogWrite(output2, 0);  
    // by default, we'll generate the high voltage from the 3.3v line internally! (neat!)
    display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);  // initialize with the I2C addr 0x3C (for the 128x32)
    display.display();
    // Show the display buffer on the hardware.
    // NOTE: You _must_ call display after making any drawing commands
    // to make them visible on the display hardware!                                                                                                                                            
    display.clearDisplay();
    // 中断设置函数，每 500ms 进入一次中断
    MsTimer2::set(500, timer_irq);
    //开始计时
    MsTimer2::start(); 
}
void loop() {
    int tempPwmCycle = 0;
    // put your main code here, to run repeatedly:
    if( cnt%2 == 0 )
    {
      sensors.requestTemperatures(); // 发送命令获取温度
      if( cnt%3 == 0 )
      {
        display.clearDisplay();
        Serial.print("Temperature for the device 1 (index 0) is: ");
        Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0)); 
        display.setTextSize(1);      
        display.setCursor(0,0);                  // Start at top-left corner
        display.println(F("Current temp: "));
        display.setTextSize(2);                 // Normal 1:1 pixel scale
        display.setTextColor(SSD1306_WHITE);    // Draw white text
        display.setCursor(25,15);                // Start at top-left corner
        display.println(sensors.getTempCByIndex(0));
        display.display();
      }
    }
    if( sensors.getTempCByIndex(0) >= 20  )
    {
          tempPwmCycle = 100;
    }
    else
    {
          tempPwmCycle = 0;
    }
    if( pwmcycle !=  tempPwmCycle )
    {
        pwmcycle = tempPwmCycle;
        analogWrite(output1, pwmcycle);  
        analogWrite(output2, 0);  
    }
}
void timer_irq()
{                       
  cnt++;
}
  

测试

温度数据监控

采集和打印温度数据信息：

温控测试

温度值 Value > 20 ℃ ，开启风扇