导言
在工农业出产和日常日子中，温度的丈量及操控越来越重要。传统的温度操控体系选用热敏电阻器或热电偶丈量温度，可是因为模仿温度传感器输出的是模仿信号，有必要通过A/D转化等环节才干取得数字信号，再加上这种温度收集电路有时需求冷端补偿电路，这样增加了电路的杂乱性，且电路易受搅扰，使收集到的数据准确性不高。跟着技能的开展，现在国际上新式温度传感器已从模仿式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速开展。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。本论文规划了以ATmega16单片机和DS18B20为主构成的智能温控体系，该体系的温度启控点能够依据用户需求而自行设定。
1、 体系操控原理及整体构成
1.1 体系整体构成
温控体系首要有2大使命;收集温度信息和能对温度实时操控。为完结操控要求，本智能温控体系的整体构成如图1所示。
1.2 体系操控原理
智能温控体系通过DS18B20收集温度信息并将其传送到ATmega16单片机中，单片机再将收集的温度信息与用户设定的温度值进行比较，然后操控加热/通风执行机构是否需求加热或降温。用户可通过键盘输入来设置温度值，LCD显现用户设定的温度值、当时收集温度值。假如发生毛病时，体系发作声、光报警。
2 、体系的硬件规划
体系硬件电路的规划首要包含4大部分：单片机中心部分、DS18B20温度收集模块、加热/通风执行机构、报警电路。
2.1 单片机中心部分
ATmegal6单片机选用Harvard结构，内置WDT，具有高速、低功耗，可直接驱动LED、SSR或继电器等特色，因而本体系选用该单片机作为微处理器中。单片机中心部分的规划首要包含ATmega16单片机的最小体系、4×4键盘、汉字式LCD（SMG12864）液晶显现、电压检测和报警电路的规划。其间，PB2，PB3作为电压检测输入端，若体系发生欠压、失压或过压时可发生报警信号B6、PB7与报警电路衔接，操控声、光报警C端8个引脚与SMG12864A衔接，操控汉字式LCD显现C端8个引脚外接4×4键盘，使用户进行温度设定D4、PD5别离作为加热执行机构和通风执行机构的操控信号输出端A0与DS18B20的DQ进行衔接，作为温度收集信号输入端。
2.2 DS18B20温度收集模块
在很多使用于温度监测的温敏元件中，尽管温敏电阻成本低，但后续电路杂乱，且需求进行温度标定，因而本体系选用DS18B20进行温度收集。DS18B20是美国Dallas半导体公司出产的新一代1-wire总线的数字式温度传感器，丈量范围在-55～+125℃，最大分辩可达0.062 5℃。
DS18B20的TO-92封装有3个引脚：GND、DQ和VDD。DS18B20可选用2种办法供电：一种是选用电源供电办法（即GND与地线衔接，DQ与ATme-ga16的PA0衔接，VDD与5V电源衔接）;另一种是寄生电源供电办法（即VDD和GND接地，DQ与ATmega16的PA0衔接）。因为外部电源供电办法，作业安稳牢靠，抗搅扰能力强，电路简略，因而本体系选用外部电源供电办法。外部电源供电办法的I/O线可不需求接强上拉，不存在电源电流缺乏的问题。
DS18B20内部自带A/D转化器，通过内部的温度收集、A/D数据转化等进程，以构成与温度相对应的数字值，最终将该数字值由DS18B20的DQ端经PA0送给ATmega16单片机。测温原理如图2所示。
2.3 加热/通风执行机构
加热/通风首要是通过操控电扇滚动以到达降温的意图，或许通过操控加热器加热到达升温的意图。温度的上升或下降具有必定的惯性，因而要想到达精度较高的温控作用有必要要规划相应的操控电路。传统的加热/通风执行机构或许选用电磁继电器作为开关元件，其缺陷是寿命短、开关速度慢、温度改动惯性大，难以满意工艺要求。本体系选用固态继电器（Solid State Relay，SSR）作为加热/通用执行机构的开关元件，它具有寿命长、牢靠性高、开关速度快、电磁搅扰小、无噪声、无火花等特色。
要到达较好的温控作用，电扇的转速和通过加热器的电流巨细应能发生改动，即功率可调。选用可控硅完结沟通调功时一般有2种办法：一种是改动负载电压波形的导通角，即调相;另一种是负载电压波形不变而改动其电压波形在时间段内的呈现次数，即PWM脉冲调功。调相调功选用移相触发，PWM脉冲调功选用过零触发。因为过零触发办法不对电网构成严峻污染和搅扰其它用电设备，是使用较为广泛的一种办法，因而本体系选用PWM调功。能够通过软件编程办法由ATmega16的PD4（OC1B）和PD5（OC1A）直接输出PWM波形来操控电扇的转速和加热器电流的巨细。
加热/通风执行机构的开关元件选用沟通过零触发型SSR，操控办法选用过零触发，当操控信号输入后，SSR在沟通电源为零电压邻近导通。通风执行机构的电路如图3所示，加热执行机构的电路与此电路相似。
2.4 报警电路
本体系选用蜂鸣器作为声响报警电路，它由晶体管和蜂鸣器组成。选用发光二极管作为体系反常显现，它由红、绿发光二极管及限流电阻构成。单片机作业在正常情况下时，绿色发光二极管点亮，蜂鸣器不发声。当温度丈量值超出给定的上、下限或许体系呈现低电压时，由ATmega16单片机的PB6操控蜂鸣器发声，PB7操控绿色发光二极管平息，而赤色发光二极管点亮。操控蜂鸣器输出不同声响而区别体系是电压反常仍是丈量值超出反常。
3 、体系的软件规划
本体系选用ATmega16作为中心处理器材，上电时首要通过PB2、PB3检测体系电压是否反常，若反常宣布报警信号。在电压正常情况下将通过DS18B20现场实时收集到的温度值存入ATmega16的内部数据存储器，并送SMG12864A显现，一起与设定的温度值进行比较，然后由ATme-ga16输出操控信号去操控加热/通风执行机构。进行温度操控程序设计时还应考虑越限报警。当收集到的温度值与设定的温度值进行比较后，若发现当时温度值越限，则发生报警信号。因而，本体系的软件规划首要包含：体系初始化，键盘扫描、温度读取、温度显现、报警、加热操控和通风操控等，这些操作别离由相应子程序模块完结。其软件规划流程如图4所示。
4 、结语
该智能温控体系在Proteus上仿真成功后，进行了电路什物的制造，并成功完结了整机调试。整机在实践运转中彻底到达规划要求，并具有较高的牢靠性。若将该体系加以恰当的扩展，能够组成功用愈加强壮的温控体系，能构成多点、无线传输的温度长途监控网络。
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