陸松帆 韓樞

摘 要 傳統(tǒng)電熱水壺由于只能通過減少散熱來保溫，所以在大多數(shù)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(shè)計(jì)了基于Arduino且以此為處理核心的自動(dòng)溫控系統(tǒng)，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(tǒng)所具有的自動(dòng)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(jù)用戶設(shè)定值智能控制溫度，而且用戶還能夠通過藍(lán)牙連接實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地自動(dòng)控溫。

關(guān)鍵詞 Arduino 自動(dòng)控溫 DS18B20溫度傳感器 藍(lán)牙控制

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2020）04-0028-01

隨著生活水平的提高，當(dāng)代年輕人開始更加看重健康問題。而多喝溫水是一個(gè)重要方式，因此，本文設(shè)計(jì)了一款基于Arduino的自動(dòng)溫控系統(tǒng)，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(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)溫控系統(tǒng)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(shù)據(jù)，再智能的進(jìn)行判斷，控制溫度。利用HC-05藍(lán)牙模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信連接，將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，上位機(jī)進(jìn)行分析并下達(dá)具體的執(zhí)行命令。

2 硬件開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)是由主控制器、傳感器模塊、藍(lán)牙模塊、上位機(jī)組成。由Arduino Nano作為主控制器，利用DS18B20溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，通過藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，用戶就可以根據(jù)需求下達(dá)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(gè)USB接口，一個(gè)14路I/O口（可連接溫度傳感器），一個(gè)16MHz晶體振蕩器，一個(gè)ICSP header，其核心處理器為ATmega328（Nano3.0）。完全能滿足本系統(tǒng)方便、節(jié)能、功能齊全的要求。

2.2 傳感器模塊

DS18B20溫度傳感器通過測(cè)量電熱水壺中水溫來收集數(shù)據(jù)。當(dāng)組裝在電熱水壺上后，在溫度變化時(shí)會(huì)使其熱敏電阻的阻值發(fā)生變化，進(jìn)而檢測(cè)溫度。它將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)反饋給主控制器，經(jīng)過主控制器的一系列計(jì)算分析來判斷此時(shí)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(cè)量芯片，它的測(cè)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(nèi)，并且該溫度傳感器在-10℃到+85℃范圍內(nèi)的最大誤差在0.4左右，能夠精準(zhǔn)的測(cè)量出用戶需要的飲用水溫度。

2.3 藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙HC-05具有兩種工作模式，一種為自動(dòng)連接工作模式，另一種為命令響應(yīng)工作模式。當(dāng)處于自動(dòng)連接工作模式，可以在之前設(shè)定好的信號(hào)通訊的前提下進(jìn)行信號(hào)的傳輸反饋，當(dāng)處于命令響應(yīng)工作模式時(shí)可以在用戶端進(jìn)行對(duì)連接端發(fā)出命令使連接端執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令。

2.4 上位機(jī)

智能手機(jī)通過APP中的藍(lán)牙連接功能連接下位機(jī)，從而使用戶可以通過手機(jī)APP進(jìn)入手動(dòng)模式。在這之后，用戶通過控制面板設(shè)定水溫（設(shè)定的水溫可以儲(chǔ)存在APP中，在用戶不更改的情況下默認(rèn)使用）。

3 軟件開發(fā)環(huán)境

自動(dòng)溫控系統(tǒng)軟件部分主要包括藍(lán)牙控制和智能模式下的自動(dòng)控溫部分。

3.1 藍(lán)牙控制

本系統(tǒng)在與上位機(jī)匹配成功之后，將傳感器采集到的水溫傳輸?shù)接脩舻氖謾C(jī)APP中，用戶可以隨時(shí)隨地了解電熱水壺中的實(shí)時(shí)水溫。用戶還可以通過藍(lán)牙發(fā)送命令進(jìn)行手動(dòng)模式下的遠(yuǎn)程控制，根據(jù)需要調(diào)整水溫設(shè)定值，方便用戶使用。

3.2 智能模式

在本系統(tǒng)的智能模式下，當(dāng)溫度檢測(cè)值低于用戶設(shè)定值的下限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加熱水溫;當(dāng)溫度檢測(cè)值到達(dá)用戶設(shè)定值的上限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止加熱并通過APP提醒用戶。

4 總結(jié)

本系統(tǒng)為人們能夠喝到適宜溫度的水提供了便捷的途徑，又因?yàn)楸鞠到y(tǒng)成本偏低，能夠支持量產(chǎn)，為在人群之中普及打好了基礎(chǔ)。另外，還可以通過減少手機(jī)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(dòng)溫控系統(tǒng)符合如今信息社會(huì)下的發(fā)展潮流，是順應(yīng)時(shí)代的產(chǎn)物。

參考文獻(xiàn)：

[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(guó)礦業(yè)大學(xué) 徐海學(xué)院，江蘇 徐州 221000）