多路温度监控系统方案多路温度监控系统方案一、总体设计 多路温度监控系统以 ATmega16 单片机为核心，4 个 DS18B20 作为温 度传感器，LCD1602 作为液晶显示单元。温度传感器 DS18B20 在单片机的 控制下不间断地采集温度信息，LCD1602 在单片机的控制下将温度信息显 示出来。 二、方案认证 1单片机论证 51 单片机是应用最广泛的八位单片机，由于产品硬件结构合理，指 令系统规范，加之生产历史“悠久” ，有先入为主的优势。51 系列优点 之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统。51 系列的 另一个优点是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。51 系列的 I/O 脚的设置和使用非常简单。不过，原 51 系列也有许多值得改进之处， 如运行速度过慢等。 AVR 单片机是 Atmel 公司推出的较为新颖的单片机，其显著的特 点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期，以时钟周期为指令周 期，实行流水作业。AVR 单片机指令以字为单位，且大部分指令都为 单周期指令。而单周期既可执行本指令功能，同时完成下一条指令的读 取。通常时钟频率用 48MHz，故最短指令执行时间为 250125ns。 该系列的型号较多，但可用下面三种为代表：AT90S2313(简装型)、 AT90S8515、AT90S8535(带 A/D 转换)。 由于 AVR 单片机在速度、功耗、性价比上的优势，所以选择 AVR 单片机。 2电源模块论证 方案一：线性直流稳压电源 线性电源虽然简单，但在整个系统中有 非常重要的作用。电源的稳定性决定着整个系统的稳定性，所以要求电 源输出稳定，纹波小。本电源采用桥式全波整流，大电容滤波，三端稳 压器件稳压的方法，产生各种直流电压。 方案二：开关电源。开关电源结构比线性电源复杂，而且输出电压 不如线性电源稳定，纹波大，但是开关电源输出功率大，一般在大功率 场合下应用开关电源。 考虑系统稳定性，以及系统功耗较小，所以选用线性直流稳压电源。3温度传感器模块论证 方案一：模拟温度传感器，模拟式温度传感器精度高，工作稳定， 转换速度快，但是容易受到外界干扰，电路复杂，调试困难。 方案二：数字式温度传感器，数字式温度传感器精度不如模拟式温 度传感器高，转换速度较慢，但是抗干扰性能优良，电路结构不复杂， 调试简单。 考虑到系统对精度要求不高，所以选用容易调试的数字式温度传感 器 DS18B20。 4显示模块论证 方案一：采用数码管显示驱动芯片 MAX7219。它是八位串行共阴LED 数码管动态扫描驱动芯片，此方法可以节省单片机 I/O 口，控制方 便，但数码管只能实时显示一组八位数据。 方案二：使用液晶 LCD1602 显示。LCD1602 可同时显示 32 位字符， 其控制方式比较简单，带有数据锁存功能，缺点是占用 I/O 口较多。 由于要显示数据量较大，而且 AVR 单片机拥有较多的 I/O 口，所以 选择方案二。 三、硬件设计 1单片机最小系统 基本的 AVR 硬件线路，包括以下几部分：1、复位电路。2、晶振电路。 3、ISP 下载接口电路。电路图如下：PB0 (XCK/T0)1 PB1 (T1)2 PB2 (AIN0/INT2)3 PB3 (AIN1/OC0)4 PB4 (SS)5 PB5 (MOSI)6 PB6 (MISO)7 PB7 (SCK)8RESET9PD0 (RXD)14 PD1 (TXD)15 PD2 (INT0)16 PD3 (INT1)17 PD4 (OC1B)18 PD5 (OC1A)19 PD6 (ICP)20 PD7 (OC2)21XTAL212 XTAL113 GND11PC0 (SCL)22 PC1 (SDA)23 PC2 (TCK)24 PC3 (TMS)25 PC4 (TDO)26 PC5 (TDI)27 PC6 (TOSC1)28 PC7 (TOSC2)29AREF32AVCC30GND31PA7 (ADC7)33PA6 (ADC6)34PA5 (ADC5)35PA4 (ADC4)36PA3 (ADC3)37PA2 (ADC2)38PA1 (ADC1)39PA0 (ADC0)40VCC10U1ATmega32-16PICLKACONVDATACLKB SDI LOADD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D712Y1 XTAL22pFC222pFC3VCCRS RWEINT0 DA_CSWR RDE/AD0DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7LOADRESET RW RSVCCRESET12 34 56 78 910P2AVR ISPS18SW-PB10KR25VCC2电源模块。电路图如下：1234D2 BRIDGE1TF11TO1OUT3IN1GND2U137812IN1OUT3GND2U15 79124700uFC224700uFC25IN1OUT3GND2U16 7905OUT3IN1GND2U14780510uFC2310uFC2610uFC2410uFC27+12-12+5-50.1uFC280.1uFC293温度传感器模块VCC3DQ2GND1U1DS18B204.7KR1VCCP20VCC3DQ2GND1U2DS18B204.7KR2VCCP20VCC3DQ2GND1U3DS18B204.7KR3VCCP20VCC3DQ2GND1U4DS18B204.7KR4VCCP204显示模块GND1VCC2VL3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16U6LCD1602VCCP00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 VCCP25P26P27VLR610K四、软件设计 软件总体设计方案：单片机上电后，完成系统自检，LCD1602 及 DS18B20 的初始化，然后以 50Hz 的频率轮流采集 4 个温度传感器的温度 读数，然后分别显示在 LCD1602 上。 五、器件清单 ATmega16 单片机：1 个 液晶 LCD1602：1 个 温度传感器 DS18B20：4 个