基于Arduino平台的多点测温系统

[摘 要]通过基于Arduino的开源电子平台，结合DS18B20温度传感器构成多点测温系统。用该系统来测量架空线路在阳光照射情况下的温升情况，通过对所采集数据的分析，了解高温对架空线路表面温升情况，为分析线路老化情况提供依据。试验结果表明，该系统能测量特定受热体表面温度，并准确计算多点测量的平均温度值。

[关键词]Arduino；DS18B20；温升；

中图分类号：TP274；TN253 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0091-01

1随着汉中市城区建设规模的扩大，在城区路灯建设工程中，一些不具备地埋电缆的大街或者背街小巷，会采用架空电缆的方法安装路灯的供电线路，对架空线路在使用过程中的的老化情况只有等到故障发生后才会采取维修检查或者更换。养护工作量大，而且容易造成局部整条街道暂时无路灯照明的不利情况发生。

通过利用Arduino开源硬件平台结合DS18B20数字温度传感器构成一个温度监测系统，来了解路灯架空线路在室外的的温升情况，通过分析取得的数据，为了解架空线路的老化情况提供基础数据，为后续的技术改造提供数据基础。

1 背景

1.1 认识Arduino 和 DS18B20

Arduino 开源硬件平台是是一个开放源代码的单芯片微控制器，它使用了Atmel AVR单片机，采用了基于开放源代码的软硬件平台，建构于简易输出/输入（simple I/O）接口板，并且具有使用类似Java、C语言的开发环境。

Arduino包含两个主要的部分：硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板；另外一个则是Arduino IDE，你的计算机中的程序开发环境。你只要在IDE中编写程序代码，将程序上传到Arduino电路板后，程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。

DS18B20是一种数字温度传感器。接线十分方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式等封装样式。

封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

1.2 选择Arduino

Arduino基本型有14个数字输入/输出引脚（其中6可作为PWM输出），6个模拟输入，一个16 MHz陶瓷谐振器，一个USB连接，一个复位按钮。只需将其连接到电脑USB端口或电源与用交直流适配器供电，它就可以开始工作。

Arduino使用串行通信方式。通过板载USB端口和计算机上一个虚拟COM端口实现计算机与Arduino的通信。

利用Arduino，可以简单地与传感器，各式各样的电子元件连接（例如：红外线，超声波，热敏电阻，光敏电阻，伺服马达等）。也可以利用Arduino，突破以往只能使用鼠标，键盘等输入的装置进行互动内容的设计，可以更简单地达成人机互动。

为了保持设计的开放源码理念，因为版权法可以监管开源软件，却很难用在硬件上，Arduino决定采用Creative Commons许可。 Creative Commons（CC）是为保护开放版权行为而出现的类似GPL的一种许可（license）。在Creative Commons许可下，任何人都被允许生产电路板的复制品，还能重新设计，甚至销售原设计的复制品。你不需要付版税，甚至不用取得Arduino团队的许 可。

这就是我们选择Arduino 的原因。

2 应用方案

2.1 设备选型

目前Arduino开源硬件约有20余种，可以用于不同的场合和用途。其基本型如图1：

为了节省安装空间以及我们需要监测的数字量数量不多，我们选用Arduino Pro Mini，如图2：

他是一个基于ATmega328微控制器板。它有14个数字输入/输出引脚（其中6可用于脉宽调制输出），6个模拟输入。每输入/输出引脚最大接受40毫安的直流电流，含32 KB的闪存，板载8 MHz或16 MHz时钟源。

2.2 软件流程

试验主要针对不同光照条件下，受热体表面温升的数据记录情况进行。

1.软件流程图

3 改造成效

根据试验结果可知，阳光照射受测线缆时，该套系统能准确测量受热体表面多点温度并计算出平均值。

4 结论

本文对以Arduino为核心的测温系统测试分析，得出以下结论：

（1）Arduino和DS18B20温度传感器构成的系统可以满足简单的测量、计算温度的需求。

（2）用Arduino做测量单元，改造成本低，可靠性高，安装调试方便。

综上所述，可以得出结论：Arduino为核心的多点温度检测系统，能够完成检测受热体表面温度功能。

参考文献

[1] 《Arduino CookBook》，Michael Margolis 著.

[2] 《Processing》，Casey Reas & Ben Fry 著.

[3] 《Arduino C语言编程实战》 [美] Jack Purdum 著；麦秆创智 译.

[4] 《程式设计逻辑训练：使用Scratch》高慧君 著.