畢業(yè)設(shè)計題目基于arduino的數(shù)顯恒溫泳池溫控器畢業(yè)設(shè)計類型產(chǎn)品（作品）設(shè)計一、設(shè)計背景隨著人們生活水平地提高，室內(nèi)室外恒溫泳池在生活中已越來越普遍。由于會所對泳池的管理，無大型游泳場館完備之空調(diào)系統(tǒng)，往往存在泳池區(qū)溫度不一，甚至部分泳池溫度過低，被客人投訴者甚眾；這樣對泳者身體也是不利的。普通室內(nèi)泳池為保持泳池恒溫，直接升高整體泳池溫度，這樣導(dǎo)致耗能大，熱能費用亦高，實際運行時(特別是冬季)往往很難真正恒溫。恒溫泳池設(shè)備就是在這種情況下伴隨著人們對健康生活的認識及關(guān)注而從此默默地走進了人們的生活中去。讓人們生活開始有了安全感。近幾年來，可逆性的恒溫泳池設(shè)備更受到全人類的關(guān)注和青睞。因為可逆性的恒溫泳池設(shè)備可以主泳池中的水隨著外界溫度的變化而改變，從而隨時調(diào)節(jié)出更加適合人類身體溫度的水溫出來，一來，可逆性恒溫泳池設(shè)備可以無限地調(diào)節(jié)泳池水溫和外界溫度的溫差，二來，可逆性恒溫泳池設(shè)備可以擴大了泳池使用者年齡的范圍，可以這么說，幾乎沒有年紀的限制。恒溫游泳池的優(yōu)勢就是池水不容易受到外界物質(zhì)的污染，并且因為是恒溫的，人進入水中比較舒服，并且也不容易受到外界氣候的影響。綜上所述，可逆性恒溫泳池設(shè)備所帶來的泳池設(shè)備市場的變革，是泳池設(shè)備的技術(shù)變革。為了適應(yīng)時代的發(fā)展，讓無邊界泳池更快更好的發(fā)展普及，并且提高人們在游泳的體驗。因而我們設(shè)計了基于arduino的數(shù)顯恒溫泳池溫控器。二、設(shè)計方案2.1、設(shè)計要求該恒溫泳池控制器小巧，功能齊全，智能化程度較高，oled顯示器能直接查看當前泳池溫度，外加藍牙控制。你只要在顯示器前，就能直觀的看到當前泳池溫度，并能用手機直接控制。該作品涉及的技術(shù)有:hc-06藍牙控制技術(shù)、arduino單片機控制技術(shù)、電路設(shè)計與電路仿真技術(shù)、oled12864顯示技術(shù)等”。具體主要功能：（1）采用arduino芯片作為主控制芯片設(shè)計一個數(shù)顯溫控恒溫系統(tǒng)（2）實時檢測泳池中的平均溫度（oled顯示）（3）通過oled顯示屏顯示時間、各泳池溫度。（4）通過按鈕或手機藍牙控制選擇泳池一泳池二的設(shè)定溫度及自動模式。2.2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖1-系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中，Arduino微控制器輸入部分：DS18b20溫度傳感器，按鈕模塊，DS1302時間模塊；輸出部分有：繼電器（控制熱水閥）；oled液晶顯示屏模塊。三、硬件設(shè)計3.1硬件設(shè)計思路系統(tǒng)供電后，首先進行初始化，對設(shè)定單片機I/O口，初始化模塊，包括控制算法、溫度檢測、液晶顯示等。每個功能模塊都會被主程序使用，來實現(xiàn)各模塊的功能。系統(tǒng)初始化上電時顯示當前的時間日期。顯示當前的時間日期。當用戶使用鍵盤按鍵S1進入各泳池選擇及時間模塊的選擇,選擇模塊后，通過S2與S3設(shè)定泳池溫度，按下S4確認選擇；Arduino單片機會根據(jù)按下的按鈕做出相應(yīng)的選擇使繼電器打開相應(yīng)的熱水閥門，當探頭探到泳池溫度達到設(shè)定溫度后，傳送到Arduino單片機，然后單片機發(fā)出相應(yīng)信號，繼電器關(guān)閉熱水閥門從而使目標系統(tǒng)溫度降溫維持在設(shè)定溫度。在整個過程中，DS18B20實時檢測溫度并反饋給單片機，單片機內(nèi)部處理溫度數(shù)據(jù)并進行存儲，然后控制液晶顯示屏顯示溫度。附加DS1302時鐘芯片，提供秒分時日日期月年的信息，液晶顯示屏顯示當前時間。總電路如下圖：圖2-總電路圖3.2微控制器最小系統(tǒng)單片機型號的選擇，原則是高性價比，簡單便捷。本次設(shè)計采用單片機Arduino作為系統(tǒng)的主控制器。Arduino單片機具有編寫程序簡單，使用簡便；指令可讀性強；軟硬件開源，例程多，便于借鑒學習；單片機及周邊產(chǎn)品相對質(zhì)廉價優(yōu)，學習或創(chuàng)作成本低等優(yōu)點。重要一點是：燒錄代碼不需要燒錄器，直接用USB線就可以完成下載。圖3-Arduino最小系統(tǒng)電路圖3.3HC-06藍牙驅(qū)動模塊HC-06藍牙串口通信模塊，是基于BluetoothSpecificationV2.0帶EDR藍牙協(xié)議的數(shù)傳模塊。無線工作頻段為2.4GHzISM，調(diào)制方式是GFSK。模塊采用CSR的BC417芯片，支持AT指令，可根據(jù)需要更改角色（主、從模式）以及串口波特率、設(shè)備名稱等參數(shù)，使用靈活。模塊與供電系統(tǒng)為3.3V的Arduino連接時，模塊的RX接Arduino的TX、模塊的TX接Arduino的RX。3.4泳池熱水閥驅(qū)動模塊（此處用led燈代替熱水閥）首先是供電：把VCC供電接電源正極，GND接到負極。連接電機：IN1，IN2連接熱水閥開關(guān)最后控制：IN1=0,IN2=0,兩個led燈亮，代表兩個熱水閥同時開，同時進入加熱狀態(tài)，IN1=1,IN2=0,LED1熄滅，LED2亮，代表泳池1熱水閥關(guān)，泳池2熱水閥開。IN1=0,IN2=1,LED1亮，LED2熄滅，代表泳池1熱水閥開，泳池2熱水閥關(guān)。 IN1=0,IN2=0,兩個led燈滅，代表兩個熱水閥同時關(guān)。繼電器NO口接正電源，com端外接熱水閥開關(guān)電源的進線端（+），出線端（-）接地。圖6-泳池熱水閥驅(qū)動電路3.5溫度傳感器-DS18b20模塊圖7-DS18b20系統(tǒng)使用的DS18B20溫度傳感器與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊，能直接讀出被測溫度，便于單片機處理及控制，節(jié)省硬件電路。DS18B20傳感器模塊：該作品中的DS18B20傳感器采用的是三線的DS18B20傳感器，所以需要在傳感器的2,3腳間并聯(lián)一個4.7k/10k的電阻，圖7-DS18b20才能使傳感器正常工作。電路圖如右圖：3.6LCD12864顯示模塊OLED，即有機發(fā)光二極管，又稱為有機電激光顯。因具備輕薄、省電、低溫特性好、抗震性能更好，不怕摔、使用壽命長等特性，所以本次設(shè)計采用oled顯示模塊。SPI電路連接:GND：電源地VCC：2.2V~5.5VSCL（D0）：CLK時鐘SDA(D1)：MOSI數(shù)據(jù)RST：復(fù)位D/C：數(shù)據(jù)/命令圖8-OLCD12864顯示屏電路圖 3.7DS1302涓流充電時鐘模塊DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM通過簡單的串行接口與單片機進行通信。實時時鐘/日歷電路提供秒分時日日期月年的信息每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時格式。具有涓流充電能力，雙電源能保持數(shù)據(jù)不丟失，在本次設(shè)計中能起到保留數(shù)據(jù)的重大作用。其應(yīng)用電路原理圖如圖9所示。各管腳的描述X1X232.768KHz-晶振管腳GND-地RST-復(fù)位腳I/O-數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SCLK-串行時鐘Vcc1,Vcc2-電源供電管腳圖9-DS1302應(yīng)用電路原理圖四、軟件設(shè)計4.1軟件設(shè)計思路(1)采用模塊程序設(shè)計。(2)采用自頂向下的程序設(shè)計。(3)外部設(shè)備和外部事件采用中斷方式與CPU聯(lián)絡(luò)系系統(tǒng)供電后，首先進行初始化，對設(shè)定單片機I/O口，初始化模塊，包括控制算法、溫度檢測、液晶顯示等。每個功能模塊都會被主程序使用，來實現(xiàn)各模塊的功能。系統(tǒng)初始化上電時顯示當前的時間日期。顯示當前的時間日期。當用戶使用鍵盤按鍵S1進入各泳池選擇及時間模塊的選擇,選擇泳池模塊后，通過S2與S3設(shè)定泳池溫度，按下S4確認選擇；Arduino單片機會根據(jù)按下的按鈕做出相應(yīng)的選擇使繼電器通電打開相應(yīng)的熱水閥門，當探頭探到泳池溫度達到設(shè)定溫度后，傳送到Arduino單片機，然后單片機發(fā)出相應(yīng)信號，繼電器斷電關(guān)閉熱水閥門從而使目標系統(tǒng)溫度維持在設(shè)定溫度。在整個過程中，DS18B20實時檢測溫度并反饋給單片機，單片機內(nèi)部處理溫度數(shù)據(jù)并進行存儲，然后控制液晶顯示屏顯示溫度。附加DS1302時鐘芯片，提供秒分時日日期月年的信息，液晶顯示屏顯示當前時間。4.2程序流程圖圖9-程序流程圖4.3程序代碼五、作品成果展示（作品圖及各狀態(tài)效果圖）本次設(shè)計采用單片機Arduino作為系統(tǒng)的主控制器。系統(tǒng)初始化上電時顯示當前的時間日期。當選擇了泳池，設(shè)定當前泳池的溫度后，系統(tǒng)檢測當前泳池溫度，發(fā)現(xiàn)溫度過低，發(fā)送相應(yīng)的信號，繼電器打開熱水閥開關(guān)，給泳池輸送熱水，從而使目標溫度維持在設(shè)定溫度，反之則中斷熱水輸送，泳池自動降溫。在整個過程中，DS18B20實時檢測溫度并反饋給單片機，單片機內(nèi)部處理溫度數(shù)據(jù)并進行存儲，然后控制液晶顯示屏顯示溫度。具體狀態(tài)如下：1、系統(tǒng)初始化上電狀態(tài)：2、選擇泳池：泳池1泳池2六、畢業(yè)設(shè)計體會與收獲本次畢業(yè)設(shè)計課題的設(shè)計與制作，完成了畢業(yè)設(shè)計題目的基本要求，達到了預(yù)期設(shè)計的效果，雖然中途遇到了很多困難，但是都在老師和同學的一一值得下完成了最終的作品，這次的作品還是非常成功的。由于沒有之前未學習過Arduino單片機的知識，致使前期進程緩慢，不過好在有51/52單片機的基礎(chǔ)知識在，也很容易的就上手了該芯片。Oled顯示模塊、DS1302時鐘芯片和hc-06藍牙模塊也都花費了較多時間去查資料翻例程，上網(wǎng)搜索學習其使用方法；在同學及老師的幫助下，最終還是克服了種種難關(guān)，解決了全部問題。從開始的一無所知到現(xiàn)在的熟練運用，內(nèi)心總還是有一種喜悅無法言表。雖然過程中大多枯燥乏味，好在最終成功的喜悅總還是值得的。在本次設(shè)計中發(fā)現(xiàn)自己還是有很多不足的地方，例如c語言基礎(chǔ)不夠扎實等，這給現(xiàn)在的我一次很大的警示，千里之堤潰于蟻穴的道理雖早已爛熟于耳，但事實還是沒有做到扎實基礎(chǔ)。及時懸崖勒馬也為時不晚，學習還是得一步步踏實方能進步，更上一層樓。此次也讓我解決和發(fā)現(xiàn)問題的能力得到了很大的提升，基礎(chǔ)知識也得到的鞏固，積累了蠻多經(jīng)驗。這次畢業(yè)產(chǎn)品設(shè)計總而言之就是學無止境，繼續(xù)努力！參考文獻[1]胡漢才．單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京：清華大學出版社，2006.[2]張迎新．單片機原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.附錄1、元件清單見表1表1元件清單序號材料名稱材料數(shù)量1Arduino開發(fā)板12DS130213繼電器14單排排母55Led26HC-06藍牙模塊17電阻88按鍵開關(guān)59Oled12864110ds18b2012、工具清單見表2表2工具清單