基于Arduino的自動溫控系統

陸松帆 韓樞

摘 要 傳統電熱水壺由于只能通過減少散熱來保溫，所以在大多數情況下人們不能喝到適宜溫度的水，這給追求健康生活的年輕人帶來了困擾，所以本文設計了基于Arduino且以此為處理核心的自動溫控系統，用以解決電熱水壺過冷或過熱所給人們帶來的不便。本系統所具有的自動控溫功能可以有效解決前文所提弊端，本文通過DS18B20溫度傳感器獲取電熱水壺溫度，并依據用戶設定值智能控制溫度，而且用戶還能夠通過藍牙連接實現隨時隨地自動控溫。

關鍵詞 Arduino 自動控溫 DS18B20溫度傳感器 藍牙控制

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2020）04-0028-01

隨著生活水平的提高，當代年輕人開始更加看重健康問題。而多喝溫水是一個重要方式，因此，本文設計了一款基于Arduino的自動溫控系統，使人們能夠喝上最適宜飲用溫度的水，解決了水溫過冷或過熱的問題，保障健康生活。

1 系統設計

自動溫控系統是以Arduino Nano作為主控制器，通過與其連接的DS18B20溫度傳感器收集數據，再智能的進行判斷，控制溫度。利用HC-05藍牙模塊與上位機進行通信連接，將采集到的溫度數據傳輸給上位機，上位機進行分析并下達具體的執行命令。

2 硬件開發環境

本系統是由主控制器、傳感器模塊、藍牙模塊、上位機組成。由Arduino Nano作為主控制器，利用DS18B20溫度傳感器采集溫度數據，通過藍牙模塊將數據傳輸給上位機，用戶就可以根據需求下達具體的操作指令[1]。

2.1 Arduino Nano（主控制器）

Arduino Nano是Arduino系列中體積較小，功耗較低的一種，此外，其擁有一個USB接口，一個14路I/O口（可連接溫度傳感器），一個16MHz晶體振蕩器，一個ICSP header，其核心處理器為ATmega328（Nano3.0）。完全能滿足本系統方便、節能、功能齊全的要求。

2.2 傳感器模塊

DS18B20溫度傳感器通過測量電熱水壺中水溫來收集數據。當組裝在電熱水壺上后，在溫度變化時會使其熱敏電阻的阻值發生變化，進而檢測溫度。它將檢測到的數據反饋給主控制器，經過主控制器的一系列計算分析來判斷此時溫度是否符合用戶需求，從而開始控制溫度，DS18B20是一款高精度的單總線溫度測量芯片，它的測量范圍為-55℃到+125℃，我們的日常飲用水溫度完全在它的范圍之內，并且該溫度傳感器在-10℃到+85℃范圍內的最大誤差在0.4左右，能夠精準的測量出用戶需要的飲用水溫度。

2.3 藍牙模塊

藍牙HC-05具有兩種工作模式，一種為自動連接工作模式，另一種為命令響應工作模式。當處于自動連接工作模式，可以在之前設定好的信號通訊的前提下進行信號的傳輸反饋，當處于命令響應工作模式時可以在用戶端進行對連接端發出命令使連接端執行對應的命令。

2.4 上位機

智能手機通過APP中的藍牙連接功能連接下位機，從而使用戶可以通過手機APP進入手動模式。在這之后，用戶通過控制面板設定水溫（設定的水溫可以儲存在APP中，在用戶不更改的情況下默認使用）。

3 軟件開發環境

自動溫控系統軟件部分主要包括藍牙控制和智能模式下的自動控溫部分。

3.1 藍牙控制

本系統在與上位機匹配成功之后，將傳感器采集到的水溫傳輸到用戶的手機APP中，用戶可以隨時隨地了解電熱水壺中的實時水溫。用戶還可以通過藍牙發送命令進行手動模式下的遠程控制，根據需要調整水溫設定值，方便用戶使用。

3.2 智能模式

在本系統的智能模式下，當溫度檢測值低于用戶設定值的下限時，系統會自動加熱水溫;當溫度檢測值到達用戶設定值的上限時，系統會自動停止加熱并通過APP提醒用戶。

4 總結

本系統為人們能夠喝到適宜溫度的水提供了便捷的途徑，又因為本系統成本偏低，能夠支持量產，為在人群之中普及打好了基礎。另外，還可以通過減少手機APP的人工控制來降低操作難度，以迎合廣大老年人群體。因此，基于Arduino的自動溫控系統符合如今信息社會下的發展潮流，是順應時代的產物。

參考文獻：

[1] 盧筱蕾，馬薇，孫欣然.基于Arduino的智能澆水花盆[J].電子世界，2020（16）：171-173.

（中國礦業大學 徐海學院，江蘇 徐州 221000）