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摘 要 传统电热水壶由于只能通过减少散热来保温，所以在大多数情况下人们不能喝到适宜温度的水，这给追求健康生活的年轻人带来了困扰，所以本文设计了基于Arduino且以此为处理核心的自动温控系统，用以解决电热水壶过冷或过热所给人们带来的不便。本系统所具有的自动控温功能可以有效解决前文所提弊端，本文通过DS18B20温度传感器获取电热水壶温度，并依据用户设定值智能控制温度，而且用户还能够通过蓝牙连接实现随时随地自动控温。
关键词 Arduino 自动控温 DS18B20温度传感器 蓝牙控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2020）04-0028-01
随着生活水平的提高，当代年轻人开始更加看重健康问题。而多喝温水是一个重要方式，因此，本文设计了一款基于Arduino的自动温控系统，使人们能够喝上最适宜饮用温度的水，解决了水温过冷或过热的问题，保障健康生活。
1 系统设计
自动温控系统是以Arduino Nano作为主控制器，通过与其连接的DS18B20温度传感器收集数据，再智能的进行判断，控制温度。利用HC-05蓝牙模块与上位机进行通信连接，将采集到的温度数据传输给上位机，上位机进行分析并下达具体的执行命令。
2 硬件开发环境
本系统是由主控制器、传感器模块、蓝牙模块、上位机组成。由Arduino Nano作为主控制器，利用DS18B20温度传感器采集温度数据，通过蓝牙模块将数据传输给上位机，用户就可以根据需求下达具体的操作指令[1]。
2.1 Arduino Nano（主控制器）
Arduino Nano是Arduino系列中体积较小，功耗较低的一种，此外，其擁有一个USB接口，一个14路I/O口（可连接温度传感器），一个16MHz晶体振荡器，一个ICSP header，其核心处理器为ATmega328（Nano3.0）。完全能满足本系统方便、节能、功能齐全的要求。
2.2 传感器模块
DS18B20温度传感器通过测量电热水壶中水温来收集数据。当组装在电热水壶上后，在温度变化时会使其热敏电阻的阻值发生变化，进而检测温度。它将检测到的数据反馈给主控制器，经过主控制器的一系列计算分析来判断此时温度是否符合用户需求，从而开始控制温度，DS18B20是一款高精度的单总线温度测量芯片，它的测量范围为-55℃到 125℃，我们的日常饮用水温度完全在它的范围之内，并且该温度传感器在-10℃到 85℃范围内的最大误差在0.4左右，能够精准的测量出用户需要的饮用水温度。
2.3 蓝牙模块
蓝牙HC-05具有两种工作模式，一种为自动连接工作模式，另一种为命令响应工作模式。当处于自动连接工作模式，可以在之前设定好的信号通讯的前提下进行信号的传输反馈，当处于命令响应工作模式时可以在用户端进行对连接端发出命令使连接端执行对应的命令。
2.4 上位机
智能手机通过APP中的蓝牙连接功能连接下位机，从而使用户可以通过手机APP进入手动模式。在这之后，用户通过控制面板设定水温（设定的水温可以储存在APP中，在用户不更改的情况下默认使用）。
3 软件开发环境
自动温控系统软件部分主要包括蓝牙控制和智能模式下的自动控温部分。
3.1 蓝牙控制
本系统在与上位机匹配成功之后，将传感器采集到的水温传输到用户的手机APP中，用户可以随时随地了解电热水壶中的实时水温。用户还可以通过蓝牙发送命令进行手动模式下的远程控制，根据需要调整水温设定值，方便用户使用。
3.2 智能模式
在本系统的智能模式下，当温度检测值低于用户设定值的下限时，系统会自动加热水温;当温度检测值到达用户设定值的上限时，系统会自动停止加热并通过APP提醒用户。
4 总结
本系统为人们能够喝到适宜温度的水提供了便捷的途径，又因为本系统成本偏低，能够支持量产，为在人群之中普及打好了基础。另外，还可以通过减少手机APP的人工控制来降低操作难度，以迎合广大老年人群体。因此，基于Arduino的自动温控系统符合如今信息社会下的发展潮流，是顺应时代的产物。
参考文献：
[1] 卢筱蕾，马薇，孙欣然.基于Arduino的智能浇水花盆[J].电子世界，2020（16）：171-173.
（中国矿业大学 徐海学院，江苏 徐州 221000）
关键词 Arduino 自动控温 DS18B20温度传感器 蓝牙控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2020）04-0028-01
随着生活水平的提高，当代年轻人开始更加看重健康问题。而多喝温水是一个重要方式，因此，本文设计了一款基于Arduino的自动温控系统，使人们能够喝上最适宜饮用温度的水，解决了水温过冷或过热的问题，保障健康生活。
1 系统设计
自动温控系统是以Arduino Nano作为主控制器，通过与其连接的DS18B20温度传感器收集数据，再智能的进行判断，控制温度。利用HC-05蓝牙模块与上位机进行通信连接，将采集到的温度数据传输给上位机，上位机进行分析并下达具体的执行命令。
2 硬件开发环境
本系统是由主控制器、传感器模块、蓝牙模块、上位机组成。由Arduino Nano作为主控制器，利用DS18B20温度传感器采集温度数据，通过蓝牙模块将数据传输给上位机，用户就可以根据需求下达具体的操作指令[1]。
2.1 Arduino Nano（主控制器）
Arduino Nano是Arduino系列中体积较小，功耗较低的一种，此外，其擁有一个USB接口，一个14路I/O口（可连接温度传感器），一个16MHz晶体振荡器，一个ICSP header，其核心处理器为ATmega328（Nano3.0）。完全能满足本系统方便、节能、功能齐全的要求。
2.2 传感器模块
DS18B20温度传感器通过测量电热水壶中水温来收集数据。当组装在电热水壶上后，在温度变化时会使其热敏电阻的阻值发生变化，进而检测温度。它将检测到的数据反馈给主控制器，经过主控制器的一系列计算分析来判断此时温度是否符合用户需求，从而开始控制温度，DS18B20是一款高精度的单总线温度测量芯片，它的测量范围为-55℃到 125℃，我们的日常饮用水温度完全在它的范围之内，并且该温度传感器在-10℃到 85℃范围内的最大误差在0.4左右，能够精准的测量出用户需要的饮用水温度。
2.3 蓝牙模块
蓝牙HC-05具有两种工作模式，一种为自动连接工作模式，另一种为命令响应工作模式。当处于自动连接工作模式，可以在之前设定好的信号通讯的前提下进行信号的传输反馈，当处于命令响应工作模式时可以在用户端进行对连接端发出命令使连接端执行对应的命令。
2.4 上位机
智能手机通过APP中的蓝牙连接功能连接下位机，从而使用户可以通过手机APP进入手动模式。在这之后，用户通过控制面板设定水温（设定的水温可以储存在APP中，在用户不更改的情况下默认使用）。
3 软件开发环境
自动温控系统软件部分主要包括蓝牙控制和智能模式下的自动控温部分。
3.1 蓝牙控制
本系统在与上位机匹配成功之后，将传感器采集到的水温传输到用户的手机APP中，用户可以随时随地了解电热水壶中的实时水温。用户还可以通过蓝牙发送命令进行手动模式下的远程控制，根据需要调整水温设定值，方便用户使用。
3.2 智能模式
在本系统的智能模式下，当温度检测值低于用户设定值的下限时，系统会自动加热水温;当温度检测值到达用户设定值的上限时，系统会自动停止加热并通过APP提醒用户。
4 总结
本系统为人们能够喝到适宜温度的水提供了便捷的途径，又因为本系统成本偏低，能够支持量产，为在人群之中普及打好了基础。另外，还可以通过减少手机APP的人工控制来降低操作难度，以迎合广大老年人群体。因此，基于Arduino的自动温控系统符合如今信息社会下的发展潮流，是顺应时代的产物。
参考文献：
[1] 卢筱蕾，马薇，孙欣然.基于Arduino的智能浇水花盆[J].电子世界，2020（16）：171-173.
（中国矿业大学 徐海学院，江苏 徐州 221000）