摘 要本设计从目前需求广泛的温度控制系统入手，结合目前已有的单片机温度控制技术。设计了新型温度控制系统的解决方案——在原有通过单片机对所需场所进行温度控制的基础上，通过使用Wi-Fi芯片进行温度的远程式监测与控制，进一步解决了以往温度控制器需要时派人值守的问题。同时使用精度较高的数字温度传感器，解决了原有模拟量传感器采样误差大的问题。本设计使用了物联网开源平台Node MCU控制器，通过数字温度传感器DS18B20进行温度的采集同时接入了BLYNK云平台进行数据的远程发送与控制指令的远程发送。使用户可以通过手机来进行温度范围的设置。本设计进一步解决了目前单片机温度控制系统的远程监控及控制问题，使单片机在这个领域更广泛的应用。
目 录
第一章 前言 1
1.1设计目的及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究内容及方法 2
第二章 体系结构设计 3
2.1设计原理概述 3
2.2 BLYNK云平台 4
2.3实物结构设计 4
第三章 硬件设计 6
3.1 主控芯片部分 6
3.1.1 ESP8266引脚及其功能 6
3.1.2 Node MCU单片机 7
3.2 温度监测部分 7
3.2.1 DS18B20简介 7
3.2.2 DS18B20工作原理 8
3.2.3电源处理模块 8
3.3电路设计 9
第四章 程序设计 11
4.1主程序设计 11
4.2功能代码部分 16
4.2.1 Smart Connect 16
4.2.2 单总线数据通信部分 17
第五章 实物调试及问题解决 19
5.1 实物调试 19
5.2 问题解决 19
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
附录A Node MCU原理图 23
附录B Smart connect功能代码 24
附录C 单总线数据通信功能代码 26
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第一章 前言
1.1设计目的及意义
人们的日常生活中远远离不开温度这一参数，我们出行要看温度来穿衣服、居住环境要维持在一定的温度内才会让人感到舒适，并且在很多工艺生产的过程中都要实时对温度进行监测和控制，才能有效确保产品的完美工艺。随着时代的发展与进步，人们对日常生活水平的要求越来越高，同时现代工业技术的发展也愈加快速不论生活还是工业制造生产等对温度的高精确度监控系统的依赖愈加提高。基于现代科学技术的水平的快速进步，市面上已经出现很多数字化温度测量装置并且越来越智能化。方便了人们的生活并且使工业生产更加精准。但国内还是有很多温度检测技术比较落后，仍然在利用传统的热胀冷缩式温度计或或通电线圈式仪表等仪器进行温度检测，但这些仪器不仅测量精度比较低，操作也不方便，所以就导致了温度监控系统与科技发展不同步，从而造成了生活质量的降低以及企业经济上的损失。随着近年来单片机技术的不断发展，在对温度的监测过程中，使用具有单个芯片的微处理器作为控制模块已经变得很普遍，并且在人们的日常生活与工业生产中也进行了普及。方便、快速、准确的温度测量和温度控制的优点使单片机成为最受欢迎的现代温度测量产品。本设计旨在解决当前单片机温度监测系统的各种问题，并提高单片机在温度检测中的易用性。
温度控制系统是一种广泛用于公共社会生活的环境监管系统。在工业和农业生产领域，人们经常需要关注加热器，热处理器，锅炉系统或温室环境温度的变化。基于现阶段科学和技术的发展，对当前温度监测技术提出了新的要求。 随着社会技术的不断发展，一些温度测量控制产品也必将更新换代。 由于现代工业和农业发展的持续发展以及人们对生活环境的需要逐渐提高，解决实际工作环境的温度测量和数据传输问题是当务之急。 [1]
1.2国内外研究现状
现阶段比较常见的温度控制的方式包括有三种：
使用简单硬件来构造闭环温度控制系统；
使用较为复杂的可编程器件构造温度控制系统；
使用高精度数字式温度传感器与高性能单片机来构造高精度温度控制系统；
基于当今科技水平的不断发展以及单片机技术的不断改进，目前的温度控制系统大都采用第三种解决方案。利用高精度数字式温度传感器对目标环境的温度进行采集，随后将采集到的数据通过指定数据总线发送给单片机进行处理，在由单片机通过RS232、RS485等串口总线发送给上位机，同时单片机也可通过设定指令进行自我控制。 [2]
1.3研究内容及方法
在传统室内环境监测设备的基础上，通过数据通讯方面的技术革新与云平台服务的接入，将传统有线数据传输并对人工值守有刚需的室内温度监测方式转变为无线式数据传输，并进一步提高了控制逻辑的智能化。本设计以Node MCU为主控核心（Node MCU原理图如图1所示），使用DS18B20温度传感器对温度进行采集。整个温度监控系统分为五个部分：温度信息提取部分、温度阈值设置部分、温度数值显示部分、温度调节控制部分以及超出阈值报警部分，其中温度数值显示部分以及温度阈值设置部分将在远程终端实现。控制模块将通过加热设备与散热设备实现，报警模块在温度超过预定范围后则开启声光报警。
第二章 体系结构设计
2.1设计原理概述
本单片机无线温度控制系统使用以ESP8266为核心的Node MCU（节点微控制器），辅以DS18B20为温度传感器芯片，整个系统硬件部分包括：
温度信息提取模块
温度阈值设置模块
温度数值显示模块
温度调节控制模块
超出阈值报警模块
其中温度设置模块及显示电路模块将通过WiFi功能由远程终端实。DS18B20将从环境中提取的温度信息通过1Wire总线发送给Node MCU，经过处理后通过WiFi网络发送给BLYNK云平台。用户可通过手机等远程终端接收采集到的数据并可发送控制信号给ESP8266。当从环境中提取的温度超出阈值时，将会出发Node MCU的自动控制功能。如低于用户设定的最低阈值，将会打开加热装置（在该设计实物展示中为灯泡），若高于用户设定最高阈值则开启散热装置（在该设计实物展示中为电扇），其控制流程如图21所示。

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