基于arduino的数显恒温泳池温控器

毕业设计题目基于arduino的数显恒温泳池温控器毕业设计类型产品（作品）设计一、设计背景随着人们生活水平地提高，室内室外恒温泳池在生活中已越来越普遍。由于会所对泳池的管理，无大型游泳场馆完备之空调系统，往往存在泳池区温度不一，甚至部分泳池温度过低，被客人投诉者甚众；这样对泳者身体也是不利的。普通室内泳池为保持泳池恒温，直接升高整体泳池温度，这样导致耗能大，热能费用亦高，实际运行时(特别是冬季)往往很难真正恒温。恒温泳池设备就是在这种情况下伴随着人们对健康生活的认识及关注而从此默默地走进了人们的生活中去。让人们生活开始有了安全感。近几年来，可逆性的恒温泳池设备更受到全人类的关注和青睐。因为可逆性的恒温泳池设备可以主泳池中的水随着外界温度的变化而改变，从而随时调节出更加适合人类身体温度的水温出来，一来，可逆性恒温泳池设备可以无限地调节泳池水温和外界温度的温差，二来，可逆性恒温泳池设备可以扩大了泳池使用者年龄的范围，可以这么说，几乎没有年纪的限制。恒温游泳池的优势就是池水不容易受到外界物质的污染，并且因为是恒温的，人进入水中比较舒服，并且也不容易受到外界气候的影响。综上所述，可逆性恒温泳池设备所带来的泳池设备市场的变革，是泳池设备的技术变革。为了适应时代的发展，让无边界泳池更快更好的发展普及，并且提高人们在游泳的体验。因而我们设计了基于arduino的数显恒温泳池温控器。二、设计方案2.1、设计要求该恒温泳池控制器小巧，功能齐全，智能化程度较高，oled显示器能直接查看当前泳池温度，外加蓝牙控制。你只要在显示器前，就能直观的看到当前泳池温度，并能用手机直接控制。该作品涉及的技术有:hc-06蓝牙控制技术、arduino单片机控制技术、电路设计与电路仿真技术、oled12864显示技术等”。具体主要功能：（1）采用arduino芯片作为主控制芯片设计一个数显温控恒温系统（2）实时检测泳池中的平均温度（oled显示）（3）通过oled显示屏显示时间、各泳池温度。（4）通过按钮或手机蓝牙控制选择泳池一泳池二的设定温度及自动模式。2.2、系统结构图图1-系统结构图在图1系统结构图中，Arduino微控制器输入部分：DS18b20温度传感器，按钮模块，DS1302时间模块；输出部分有：继电器（控制热水阀）；oled液晶显示屏模块。三、硬件设计3.1硬件设计思路系统供电后，首先进行初始化，对设定单片机I/O口，初始化模块，包括控制算法、温度检测、液晶显示等。每个功能模块都会被主程序使用，来实现各模块的功能。系统初始化上电时显示当前的时间日期。显示当前的时间日期。当用户使用键盘按键S1进入各泳池选择及时间模块的选择,选择模块后，通过S2与S3设定泳池温度，按下S4确认选择；Arduino单片机会根据按下的按钮做出相应的选择使继电器打开相应的热水阀门，当探头探到泳池温度达到设定温度后，传送到Arduino单片机，然后单片机发出相应信号，继电器关闭热水阀门从而使目标系统温度降温维持在设定温度。在整个过程中，DS18B20实时检测温度并反馈给单片机，单片机内部处理温度数据并进行存储，然后控制液晶显示屏显示温度。附加DS1302时钟芯片，提供秒分时日日期月年的信息，液晶显示屏显示当前时间。总电路如下图：图2-总电路图3.2微控制器最小系统单片机型号的选择，原则是高性价比，简单便捷。本次设计采用单片机Arduino作为系统的主控制器。Arduino单片机具有编写程序简单，使用简便；指令可读性强；软硬件开源，例程多，便于借鉴学习；单片机及周边产品相对质廉价优，学习或创作成本低等优点。重要一点是：烧录代码不需要烧录器，直接用USB线就可以完成下载。图3-Arduino最小系统电路图3.3HC-06蓝牙驱动模块HC-06蓝牙串口通信模块，是基于BluetoothSpecificationV2.0带EDR蓝牙协议的数传模块。无线工作频段为2.4GHzISM，调制方式是GFSK。模块采用CSR的BC417芯片，支持AT指令，可根据需要更改角色（主、从模式）以及串口波特率、设备名称等参数，使用灵活。模块与供电系统为3.3V的Arduino连接时，模块的RX接Arduino的TX、模块的TX接Arduino的RX。3.4泳池热水阀驱动模块（此处用led灯代替热水阀）首先是供电：把VCC供电接电源正极，GND接到负极。连接电机：IN1，IN2连接热水阀开关最后控制：IN1=0,IN2=0,两个led灯亮，代表两个热水阀同时开，同时进入加热状态，IN1=1,IN2=0,LED1熄灭，LED2亮，代表泳池1热水阀关，泳池2热水阀开。IN1=0,IN2=1,LED1亮，LED2熄灭，代表泳池1热水阀开，泳池2热水阀关。 IN1=0,IN2=0,两个led灯灭，代表两个热水阀同时关。继电器NO口接正电源，com端外接热水阀开关电源的进线端（+），出线端（-）接地。图6-泳池热水阀驱动电路3.5温度传感器-DS18b20模块图7-DS18b20系统使用的DS18B20温度传感器与传统的热敏电阻等测温元件相比，DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，能直接读出被测温度，便于单片机处理及控制，节省硬件电路。DS18B20传感器模块：该作品中的DS18B20传感器采用的是三线的DS18B20传感器，所以需要在传感器的2,3脚间并联一个4.7k/10k的电阻，图7-DS18b20才能使传感器正常工作。电路图如右图：3.6LCD12864显示模块OLED，即有机发光二极管，又称为有机电激光显。因具备轻薄、省电、低温特性好、抗震性能更好，不怕摔、使用寿命长等特性，所以本次设计采用oled显示模块。SPI电路连接:GND：电源地VCC：2.2V~5.5VSCL（D0）：CLK时钟SDA(D1)：MOSI数据RST：复位D/C：数据/命令图8-OLCD12864显示屏电路图 3.7DS1302涓流充电时钟模块DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。具有涓流充电能力，双电源能保持数据不丢失，在本次设计中能起到保留数据的重大作用。其应用电路原理图如图9所示。各管脚的描述X1X232.768KHz-晶振管脚GND-地RST-复位脚I/O-数据输入/输出引脚SCLK-串行时钟Vcc1,Vcc2-电源供电管脚图9-DS1302应用电路原理图四、软件设计4.1软件设计思路(1)采用模块程序设计。(2)采用自顶向下的程序设计。(3)外部设备和外部事件采用中断方式与CPU联络系系统供电后，首先进行初始化，对设定单片机I/O口，初始化模块，包括控制算法、温度检测、液晶显示等。每个功能模块都会被主程序使用，来实现各模块的功能。系统初始化上电时显示当前的时间日期。显示当前的时间日期。当用户使用键盘按键S1进入各泳池选择及时间模块的选择,选择泳池模块后，通过S2与S3设定泳池温度，按下S4确认选择；Arduino单片机会根据按下的按钮做出相应的选择使继电器通电打开相应的热水阀门，当探头探到泳池温度达到设定温度后，传送到Arduino单片机，然后单片机发出相应信号，继电器断电关闭热水阀门从而使目标系统温度维持在设定温度。在整个过程中，DS18B20实时检测温度并反馈给单片机，单片机内部处理温度数据并进行存储，然后控制液晶显示屏显示温度。附加DS1302时钟芯片，提供秒分时日日期月年的信息，液晶显示屏显示当前时间。4.2程序流程图图9-程序流程图4.3程序代码五、作品成果展示（作品图及各状态效果图）本次设计采用单片机Arduino作为系统的主控制器。系统初始化上电时显示当前的时间日期。当选择了泳池，设定当前泳池的温度后，系统检测当前泳池温度，发现温度过低，发送相应的信号，继电器打开热水阀开关，给泳池输送热水，从而使目标温度维持在设定温度，反之则中断热水输送，泳池自动降温。在整个过程中，DS18B20实时检测温度并反馈给单片机，单片机内部处理温度数据并进行存储，然后控制液晶显示屏显示温度。具体状态如下：1、系统初始化上电状态：2、选择泳池：泳池1泳池2六、毕业设计体会与收获本次毕业设计课题的设计与制作，完成了毕业设计题目的基本要求，达到了预期设计的效果，虽然中途遇到了很多困难，但是都在老师和同学的一一值得下完成了最终的作品，这次的作品还是非常成功的。由于没有之前未学习过Arduino单片机的知识，致使前期进程缓慢，不过好在有51/52单片机的基础知识在，也很容易的就上手了该芯片。Oled显示模块、DS1302时钟芯片和hc-06蓝牙模块也都花费了较多时间去查资料翻例程，上网搜索学习其使用方法；在同学及老师的帮助下，最终还是克服了种种难关，解决了全部问题。从开始的一无所知到现在的熟练运用，内心总还是有一种喜悦无法言表。虽然过程中大多枯燥乏味，好在最终成功的喜悦总还是值得的。在本次设计中发现自己还是有很多不足的地方，例如c语言基础不够扎实等，这给现在的我一次很大的警示，千里之堤溃于蚁穴的道理虽早已烂熟于耳，但事实还是没有做到扎实基础。及时悬崖勒马也为时不晚，学习还是得一步步踏实方能进步，更上一层楼。此次也让我解决和发现问题的能力得到了很大的提升，基础知识也得到的巩固，积累了蛮多经验。这次毕业产品设计总而言之就是学无止境，继续努力！参考文献[1]胡汉才．单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2006.[2]张迎新．单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2008.附录1、元件清单见表1表1元件清单序号材料名称材料数量1Arduino开发板12DS130213继电器14单排排母55Led26HC-06蓝牙模块17电阻88按键开关59Oled12864110ds18b2012、工具清单见表2表2工具清单