基于A(yíng)Tmega16的實(shí)時(shí)溫度采集與分析系統的設計與實(shí)現
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1 系統組成及基本原理
本系統由溫度采集模塊，固態(tài)繼電器控制模塊，單片機模塊，PC機軟件處理模塊。4個(gè)模塊加起來(lái)實(shí)現溫度的控制，以及溫度采集和溫度經(jīng)過(guò)軟件處理的分析。它們的邏輯關(guān)系如圖1所示。
本系統的任務(wù)是對某種特定環(huán)境的溫度進(jìn)行采集并進(jìn)行保存和再顯示，通過(guò)單片機去控制固態(tài)繼電器，從而控制其溫度值的大小，再通過(guò)PC機實(shí)時(shí)顯示當前的溫度，并對當前的溫度進(jìn)行分析與保存。便于與以后的溫度值進(jìn)行對比等應用。首先由ATmega16單片機控制GTJ4-10A固態(tài)繼電器從而控制交流電，再達到控制溫度值的大小，這個(gè)時(shí)候通過(guò)DS18B20溫度傳感器對當前的溫度值進(jìn)行采集。將采集的數據結果通過(guò)Tx送給單片機，單片機將達到的溫度值一方面通過(guò)串行通訊端口送給計算機，另一方面將溫度數據進(jìn)行對比分析，再通過(guò)IO控制GTJ4-10A固態(tài)繼電器。從而實(shí)現了溫度值控制。另一方面PC機得到的溫度值送給MFC軟件繪制溫度曲線(xiàn)，同時(shí)通過(guò)保存按鈕將溫度值以及采集當前溫度的時(shí)間記錄下來(lái)。然后再經(jīng)過(guò)顯示按鈕將溫度值和時(shí)間顯示出來(lái)。這就是對溫度的實(shí)時(shí)采集與分析。
2 硬件部分設計
本系統主要采用高性能AVR單片機，GTJ4-10A固態(tài)繼電器，DS18B20溫度傳感器，報警輸出電路。主要系統電路圖略。
2．1 ATmega16單片機簡(jiǎn)介
ATmega16是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執行時(shí)間，ATmega16的數據吞吐率高達1 MIPS／MHz，從而可以減緩系統在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega16AVR內核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與運算邏單元(ALU)相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)兩個(gè)獨立的寄存器。這種結構大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數據吞吐率。因此可以很好進(jìn)行數據傳送以及對繼電器的控制和溫度的采集。
2．2 溫度采集模塊
DS18B20采用Dallas獨有的單總線(xiàn)協(xié)議，溫度轉換結果可選擇為9-12位，最大轉換時(shí)間在轉換結果為12位時(shí)為750 ms，可通過(guò)讀取DS18B 20的狀態(tài)值判斷其是否轉換完畢。其測溫范圍為-55～+125℃，精度在范圍內為±0．5℃。
2．3 固態(tài)繼電器的控制
繼電器模塊單元通過(guò)單片機的IO口控制，讓單片機的計算器計數，當環(huán)境溫度的需要加熱時(shí)，我們通過(guò)IO讓繼電器工作，達到某一數值時(shí)，再給繼電器IO口低電平，從而通過(guò)單片機和利用繼電器實(shí)現弱點(diǎn)控制交流電的作用，這里主要是利用了單片機PWM實(shí)現控制，從而就實(shí)現溫度值大小的控制。具體電路圖如圖2所示。
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