基于ATmega16与DS18B20的智能温控系统的设计

　　0 引言

　　在工农业生产和日常生活中，温度的测量及控制越来越重要。传统的温度控制系统采用热敏电阻器或热电偶测量温度，但是由于模拟温度传感器输出的是模拟信号，必须经过A/D转换等环节才能获得数字信号，再加上这种温度采集电路有时需要冷端补偿电路，这样增加了电路的复杂性，且电路易受干扰，使采集到的数据准确性不高。随着技术的发展，目前国际上新型温度传感器已从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。智能化温度传感器DS18B20将温度传感器、寄存器、接口电路集成在一个芯片中，能直接输出数字信号。本论文设计了以ATmega16单片机和DS18B20为主构成的智能温控系统，该系统的温度启控点可以根据用户需要而自行设定。

　　1 系统控制原理及总体构成

　　1.1 系统总体构成

　　温控系统主要有2大任务;采集温度信息和能对温度实时控制。为完成控制要求，本智能温控系统的总体构成如图1所示。

　　1.2 系统控制原理

　　智能温控系统通过DS18B20采集温度信息并将其传送到ATmega16单片机中，单片机再将采集的温度信息与用户设定的温度值进行比较，从而控制加热/通风执行机构是否需要加热或降温。用户可通过键盘输入来设置温度值，LCD显示用户设定的温度值、当前采集温度值。如果发生故障时，系统发出声、光报警。

　　2 系统的硬件设计

　　系统硬件电路的设计主要包括4大部分：单片机核心部分、DS18B20温度采集模块、加热/通风执行机构、报警电路。

　　2.1 单片机核心部分

　　ATmegal6单片机采用Harvard结构，内置WDT，具有高速、低功耗，可直接驱动LED、SSR或继电器等特点，因此本系统采用该单片机作为微处理器中。单片机核心部分的设计主要包括ATmega16单片机的最小系统、4×4键盘、汉字式LCD(SMG12864)液晶显示、电压检测和报警电路的设计。其中，PB2，PB3作为电压检测输入端，若系统发生欠压、失压或过压时可产生报警信号;PB6、PB7与报警电路连接，控制声、光报警;PC端8个引脚与SMG12864A连接，控制汉字式LCD显示;PC端8个引脚外接4×4键盘，使用户进行温度设定;PD4、PD5分别作为加热执行机构和通风执行机构的控制信号输出端;PA0与DS18B20的DQ进行连接，作为温度采集信号输入端。

　　2.2 DS18B20温度采集模块

　　在众多应用于温度监测的温敏元件中，虽然温敏电阻成本低，但后续电路复杂，且需要进行温度标定，因此本系统采用DS18B20进行温度采集。DS18B20是美国Dallas半导体公司生产的新一代1-wire总线的数字式温度传感器，测量范围在-55～+125℃，最大分辨可达0.062 5℃。