目录
概述
1 硬件结构
1.1 整体硬件介绍
1.2 硬件连接结构
2 软件设计
2.1 软件功能介绍
2.2 关于Arduino的一些知识点
2.2.1 定时器
2.2.2 PWM
2.3 代码实现
2.3.1 编译工具
2.3.2 详细代码
3 测试
3.1 温度数据监控
3.2 温控测试
概述
本文介绍如何使用Arduino UNO作为主控制板，设计一个智能温控系统，其实现功能如下：当环境温度达到一定的门限值时，开始风扇，当环境温度低于该门限值则关闭风扇。系统使用DS18B20采集环境温度，L298N驱动电机，OLED显示当前环境温度。软件设计上使用Arduino自带的定时器中断功能，用于控制时间间隔。还使用了PWM技术，以控制电机的转速。
1 硬件结构
1.1 整体硬件介绍
1）Arduino UNO： 主控板卡
2）控制L298N：用于控制电机系统
3）控制OLED模块：用于显示当前温度数据
4）控制DS18B20：获取环境温度数据
5）直流电机：驱动扇叶
1.2 硬件连接结构
模块引脚与Arduino UNO主板之间关系：
| Arduino UNO IO | 应用模块IO | 注释 |
| PIN-2 | DS18B20 DQ | |
| PIN-5 | L298N in-1 | 用于电机控制 |
| PIN-6 | L298N in-2 | 用于电机控制 |
| SCL | OLED-scl | |
| SDA | OLED-sda |
2 软件设计
2.1 软件功能介绍
软件主要实现功能如下：
1） 控制DS18B20，读取该传感器采集到的温度值
2） 在OLED显示温度数据
3）通过串口打印调试信息
4）根据门限值，控制电机转速(PWM)
2.2 关于Arduino的一些知识点
2.2.1 定时器
在Arduino中使用定时器，必须要包含该头文件 <MsTimer2.h>，然后调用如下函数启动定时器，并且还要实现一个中断回调函数。
void startTime()
{
// 中断设置函数，每 500ms 进入一次中断
MsTimer2::set(500, timer_irq);
//开始计时
MsTimer2::start();
}
//回调函数
void timer_irq()
{
}2.2.2 PWM
在Arduino UNO板卡中使用PWM功能，其能使用的引脚为pin( 3, 5, 6, 9, 10, 11)，使用方法如下：
1） 配置端口为模拟引脚
2）使用analogWrite( pin, cycle )函数来配置占空比参数含义如下：
pin - 引脚号；
cycle - 占空比（范围： 0 ~ 255 ）
一个使用案例：
//for motor port
const int output1 = 5;
const int output2 = 6;
// 初始化IO
void setup()
{
pinMode(output1, OUTPUT);
pinMode(output2, OUTPUT);
}
// 配置占空比
void pwmCycle()
{
analogWrite(output1, 150);
analogWrite(output2, 0);
}2.3 代码实现
2.3.1 编译工具
2.3.2 详细代码
/*
Copyright 2024-2029. All rights reserved.
文件名 : motorCtrl
作者 : tangmingfei2013@126.com
版本 : V1.0
描述 : 自动温控系统
其他 : 无
日志 : 初版V1.0 2024/2/15
*/
#include <MsTimer2.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2
// for ds18b20 port
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
// Pass our oneWire reference to Dallas Temperature.
DallasTemperature sensors(&oneWire);
//for motor port
const int output1 = 5;
const int output2 = 6;
// for SSD1306
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
unsigned int cnt = 0;
int pwmcycle = 0;
void timer_irq();
void setup() {
Serial.begin(9600);
// put your setup code here, to run once:
pinMode(output1, OUTPUT);
pinMode(output2, OUTPUT);
analogWrite(output1, 0);
analogWrite(output2, 0);
// by default, we'll generate the high voltage from the 3.3v line internally! (neat!)
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // initialize with the I2C addr 0x3C (for the 128x32)
display.display();
// Show the display buffer on the hardware.
// NOTE: You _must_ call display after making any drawing commands
// to make them visible on the display hardware!
display.clearDisplay();
// 中断设置函数，每 500ms 进入一次中断
MsTimer2::set(500, timer_irq);
//开始计时
MsTimer2::start();
}
void loop() {
int tempPwmCycle = 0;
// put your main code here, to run repeatedly:
if( cnt%2 == 0 )
{
sensors.requestTemperatures(); // 发送命令获取温度
if( cnt%3 == 0 )
{
display.clearDisplay();
Serial.print("Temperature for the device 1 (index 0) is: ");
Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0));
display.setTextSize(1);
display.setCursor(0,0); // Start at top-left corner
display.println(F("Current temp: "));
display.setTextSize(2); // Normal 1:1 pixel scale
display.setTextColor(SSD1306_WHITE); // Draw white text
display.setCursor(25,15); // Start at top-left corner
display.println(sensors.getTempCByIndex(0));
display.display();
}
}
if( sensors.getTempCByIndex(0) >= 20 )
{
tempPwmCycle = 100;
}
else
{
tempPwmCycle = 0;
}
if( pwmcycle != tempPwmCycle )
{
pwmcycle = tempPwmCycle;
analogWrite(output1, pwmcycle);
analogWrite(output2, 0);
}
}
void timer_irq()
{
cnt++;
}
3 测试
3.1 温度数据监控
采集和打印温度数据信息：
3.2 温控测试
温度值 Value > 20 ℃ ，开启风扇
