基于机智云平台的单片机智能温控系统设计
摘 要
通过嵌入式的计算机也就是单片机不仅仅可以让我们对于智能控制的实现，更能方便我们的生活，智能家电由此出现。智能对于温度的影响也是相当的大，但通过不断的改进智能的温控系统也慢慢面世。大量与温度有关的家电和单片机以及传感器的互用来解决这一系列问题。由于单片机以及传感器的低廉的价格，所以被广泛使用至今并且逐步扩大使用面。
本系统设计以STC89C52单片机为核心部件，采用DS18B20数字温度传感器，对周围所在环境进行检测。通过机智云平台的便利，用互联网的连接使手机成为整个架构的上位机，并且编写控制面板的程序并与单片机上的ESP8266WIFI模块用机智云在手机上的APP进行网络互联。连接成功后面板开始工作通过所写面板的显示来通过温度并且进行对电器的智能控制。
通过传感器传到上位机的数据，使整个环境的温度传到手机上，进行实时的监控，并通过面板对整个温控系统来进行控制与调整。通过网上的线上模拟测试可以完整真实的模拟出整个系统在环境下的工作情况。DS18B20作为数字温度传感器与STC89C52单片机相结合完成整个系统的温度检测，再加上DS18B20的测温范围为 －55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。符合整个系统所在的温度范围内，再加上它的0.5℃固有测温分辨率也能对一些微小的温度变化进行监测，而且正常的温度范围也在DS18B20数字温度传感器中，当所有软件部分编辑好后，按步骤连接即可实现线上的模拟控制温度调节和过电流报警功能。同时简洁的面板和方便的结构适宜广泛使用。
关键词： STC89C52单片机；DS18B20传感器；上位机控制面板；ESP8266WIFI模块
Design of single chip microcomputer intelligent temperature control system based on computer intelligent cloud platform
ABSTRACT
Through the embedded computer, that is, single chip microcomputer, we can not only realize the intelligent control, but also make our life more convenient, thus the emergence of intelligent home appliances. The influence of intelligence on temperature is also quite big, but through continuous improvement, intelligent temperature control system is also slowly coming out. A large number of temperature related household appliances and microcontrollers and sensors are used to solve this series of problems. Because of the low price of single chip microcomputer and sensor, it is widely used up to now and gradually expand the use area.
This system takes STC89C52 as the core component, and uses DS18B20 digital temperature sensor to detect the surrounding environment.Through the convenience of the computer intelligence cloud platform, the mobile phone becomes the upper computer of the whole architecture with the Internet connection, and the control panel program is written, and the network is interconnected with the esp8266 WiFi module on the single chip microcomputer with the app of the computer intelligence cloud on the mobile phone. After the connection is successful, the panel starts to work. Through the display of the written panel, it can pass the temperature and carry out the intelligent control of the electrical appliances.
The temperature of the whole environment is transmitted to the mobile phone through the data transmitted to the upper computer by the sensor for real-time monitoring, and the whole temperature control system is controlled and adjusted through the panel. Through the online simulation test on the Internet, the working condition of the whole system in the environment can be simulated completely and truly. As a digital temperature sensor, DS18B20 is combined with STC89C52 to complete the temperature detection of the whole system. In addition, the temperature measurement range of DS18B20 is - 55 ℃ ~ + 125 ℃, and the inherent temperature measurement resolution is 0.5 ℃. In line with the temperature range of the whole system, plus its inherent temperature measurement resolution of 0.5 ℃, it can also monitor some small temperature changes, and the normal temperature range is also in the DS18B20 digital temperature sensor. After all the software parts are edited, the online analog control temperature adjustment and over-current alarm function can be realized by step connection. At the same time, the convenient structure of the panel is suitable for wide use.
Key words：STC89C52Singlechip；DS18B20temperature sensor；Upper computer control panel；ESP8266WIFIModule
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1设计的背景 1
1.2发展现状 1
1.3设计的内容 3
第二章 系统的通信设计 5
2.1机智云平台的上位机编写 5
2.2单片机网络模块的通信与连接 7
第三章 硬件设计与选择 10
3.1单片机的理论基础知识 10
3.2逻辑与整体构架 11
3.3传感器的选用 12
3.4电路的设计 13
第四章 软件的设计 17
4.1主程序流程图 17
4.2上位机终端控制界面 18
4.3系统线上模拟测试 19
第五章 总结与展望 21
致 谢 22
参考文献 23
第一章绪论
1.1本文的研究背景
近年来智能制造行业日渐占领市场，并且随着互联网的发展不断完善它的功能与用处。逐渐的智能制造行业的发展越来越快，并且慢慢的进入生产车间，使得以人为劳动力的制造厂商被逐渐的替代。取而代之的不是别的东西而是当初智能制造的产物智能化流水线系统，使得原来需要十几个甚至几十人的流水线现如今却只需要一个系统一套操作系统即可完成工作。而且智能制造流水线的好处还远远不止节约了大量的人工，最最主要的特点便是只需要输入好系统并且通上电，便可以不知疲惫的一直工作，工作效率远远超过了人，而且同一时间可以创造更多的企业效益。
智能制造逐渐的衍生出了智能管家，全自动化控制的流水线出现，而人们确只需要通过网络在另一边控制整条流水线的操作。这是互联网与智能被结合到一起，也就是我们现在熟悉的互联网+，也可以认为是现在流行的物联网行业。人工智能也随之诞生，慢慢的智能家具也展现在了人们的眼前。嵌入式计算机——也就是现在我们说的单片机与网络模块的结合体。它定义了之前我们不敢想象的生活足不出户干了许许多多的事，声控灯等；也慢慢的浮现于世被广泛利用。于此同时网络与无线WIFI的建设随着4G、5G的出现也慢慢的越来越快越来越实用。
智能家居从此诞生，它的出现开启了新的互联网时代，有网络的地方只需要有终端与上位机的结合就可以完成之前亲自去做的只需要在手机上动动手指，或者是调整一些参数家里的家电就可以为你服务。伴随着传感器的不断出现与更新各种各样的系统与智能家电的结合跟是这个时代的伟大产物，由温度、温湿度传感器创造的蔬菜大棚的温控系统来自主控制喷水器的自主浇水，重力传感器感应系统组成的自动开的门等等。小到家用大至军用无不是划时代的产物，更加方便我们生活的同时，也使得科技改变了我们的生活，这便是物联网+的时代，网络与实体互联的时代。
1.2发展现状
近年来，各国越来越重视智能的发展，这些发展遍及工业、医疗居民等。而且随着科学技术的发展，温度这个参数在不同的地方反映出不同的重要性，尤其是在各种各样的工业活动中，需要广泛使用各种加热容器、热处理容器、热反应器等。由于不同的热风炉的类型和原理不同，所以其使用的加热方式和燃料也不同，比如我们常见的煤气、天然气、石油等。
对于不同的生产加工条件和不同的技术创新要求下所使用的温度控制，所使用的加热类型，燃料的选择和相应的控制方法也有很大的不同。如冶金、机械、食品用品、化工用品以及各种工业生产和生活中广泛使用的各种加热器具、热处理器具等。燃料:天然气、石油、天然气等；控制也不同的方式其中有直接数字控制，推断控制，预测控制，模糊控制，推理控制等。
随着时间的发展不同的控制方式也得到了发展，随着需求的变化和发展的多样性，一般的控制方法已经不能够满足现在的工业发展所需了，而对于一些要求精度和速度控制需求都重要的控制来说，更需要一些新的控制方式来改变现状。近些年来也很快发明出了多种先进的温度控制方式，如：fuzzy、expert control、ddc、robust control等。这些新的控制技术不仅有效的提高了控制的精度，而且使控制变得方便，更使得产品的质量更好，降低了产品成本的同时提高了生产效率。
随着科技的不断发展，需求的不断提高，之前的算法与程序已经不能满足先如今的国家的需要了。为了可以提供更多的高新算法不同的嵌入式计算机面试，它们不仅比前几代更加的小、功能强大、更稳定可靠，而且在制造价格方面也尤为的低，再加上算法的提升也大大提高了工作效率也增加了跟多的功能。并且逐渐的适用于各类领域与工业化生产的需要，在测试控制领域也成为了中流砥柱的成分被广泛使用。在温度系统控制中，嵌入式计算机同样是起到了必不可少的主要作用。就像用于热处理的加热器皿、用来融化金属的坩锅电阻器皿等，相似工业生产中用的加热炉中都可以大量使用，由于工业流水线的不断发展，在工业流水线领域中，一些设工业级别的设备对于温度的掌控要求越来越严谨。
而对于本文中的温控系统则更适用于家庭与办公地的家用电器的使用，比如空调、电风扇、电饭煲等；这些需要温度控制的电器都需要温控系统来进行监测。加上其与传感器的结合，通过网络模块与上位机的智能控制与显示来达到其对于温控监测后的判断，并且在做出判断后，通过已经编写好的程序来判断由于温度变化所应该做出的反应。
1.3研究的内容
整个系统构架的设计，主要有如下几个部分。首先分为硬件部分和软件部分两大类，其次我们要通过机智云平台的协议来解决所以就存在互联互通的问题，也就是数据传输阶段的丢数据包和接收数据包的问题。所以就需要烧录单片机这一过程便可以统一传输的问题，连接的成功与否也看这一步的成功与否。接下来便是硬件部分我们需要的传感器和网络模块的数据调整与选用，选定以后完成安装和连接，经过调试成功后硬件部分也就达到了目的。接下来就使上位机控制面板的编程与联系了也就是软件部分。
对于系统的概念必定要通过编程来解决，并且要结合软件与硬件这样才能达到最终的目的。对于硬件我们采用的是 STC89C52单片机、DS18B20数字温度传感器与ESP8266WIFI模块。将传感器DS18B20的数据参数以及范围确定好以后，用Keil5软件进行编辑与修改并且写入单片机STC89C52进行保存。
通过机智云平台的便利之处，我们把上位机的控制面板的按钮进行编辑与设置，其中有温度显示控件、温度调节控件、与温度超过预设后所发生的过电流保护警报提醒预设（不同家用电器所需要的温控系统范围不同所以这里首先是温控系统来监测），以达到温控系统的最初目的上位机控制面板也就此完成。
接下来，通过机智云平台的打包功能将之前写好的上位机控件进行打包，随后将打包的系统文件解压后用Keil5打开，并且编辑所需要的程序模块也就是我们所需要配合传感器的系统.c文件，通过数据的修改然后符合我们所设计的温控系统文件。
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