基于單片機(jī)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計-文庫吧
2025-07-26 09:56 本頁面
【正文】 ，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊。 測溫范圍 － 55℃ ～ +125℃ ，固有測溫分辨率 ℃ ， 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定 。 6 DS18B20 數(shù)字溫度計提供 9 位二進(jìn)制溫度讀數(shù)，指示器件的溫度，信息經(jīng)過單線接口送入 BS1820，因此從主機(jī) CPU到 DS1820僅需一條線盒地線， DS1820的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。 74LS138 的介紹： 74LS138 是一種常用的 38 譯碼器芯片。其中， A、 B、 C為數(shù)據(jù)輸入端， /G2A.、 /G2B、和 G1 為數(shù)據(jù)輸入允許端， /YO/Y7 為譯碼器的輸出端，低電平有效，顯然，當(dāng)輸入 C、 B 和 A 的狀態(tài)確定時，譯碼器輸出 /Y0~Y7只有 1 個為低電平，其余為高電平。 LED 數(shù)碼顯示器的介紹： LED 數(shù)碼顯示管是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中常用的廉價輸出設(shè)備，它是由若干個發(fā)光二極管組成顯示字段，當(dāng)二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點(diǎn)或一個筆畫發(fā)光，就能顯示出各種字符，常用的 8 段 LED 顯示 a~g 和 dp為顯示字段控制端。 硬件電路的描述及設(shè)計 二 硬件電路的描述 1. 溫度采集系統(tǒng)功能說明及總體方案的介紹 （ 1）溫度測量功 能 利用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對溫度進(jìn)行精確測量，是溫度值顯示在數(shù)碼管上。 （ 2）溫度采集功能 利用 DS18B20 數(shù)字傳感器對溫度進(jìn)行采集，單片機(jī)作為控制器件，數(shù)據(jù)通過串行口傳至計算機(jī)，進(jìn)行溫度的采集。 （ 3）系統(tǒng)工作流程 附圖一 7 （ 4）總體方案的介紹 利用 DS18B20 對溫度進(jìn)行下采集，通過單片機(jī)的處理，在 LED 上顯示出數(shù)據(jù)，利用兩個開關(guān)控制，開始鍵按下，開始測試，停止按鍵，按下后停止檢測，數(shù)碼管顯示最近一次檢測值。超過 60 度，聲光報警。 2 繪制硬件電路圖， 8 3 溫度檢測系統(tǒng)的原件清單 器件名稱 數(shù)量 80C51 單片機(jī) 1 個 DS18B20 1 個 74LS138 1 個 LED 數(shù)碼管 3 個 蜂鳴器 1 個 二極管 1 個 電容 若干 電阻 若干 開關(guān) 若干 4 詳細(xì)介紹溫度檢測系統(tǒng)電路主要部分的工作原理 （ 1） 單片機(jī)型號的選擇及引腳的工作情況 本設(shè)計用到了 80C51 共有 40 個引腳，其中用到的引腳有：控制引腳、 RESET、/EA、 P0、 P P2 口，還用到了 XTAL和 XTAL2 的晶整信號的輸入、輸出引 腳。 RESET 引腳：復(fù)位信號，在 RESET 引腳上保持 2 個機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)復(fù)位，通過按鍵上電復(fù)位電路輸入信號，控制單片機(jī)。 /EA 引腳：內(nèi)外程序存儲器選擇控制端， /EA 接高電平， CPU 對程序存儲器的操作從單片機(jī)內(nèi)部程序存儲器開始，并可延伸到單片機(jī)的外部程序存儲器。 P0 口引腳： 8 位雙向的三態(tài) I/O 口，單片機(jī)有外部擴(kuò)展時，作為低 8 位地址線和數(shù)據(jù)總線使用，可以驅(qū)動 8 個 TTL 負(fù)載，在設(shè)計中 和 控制開關(guān)K1 和 K2， 、 、 控制 74LS138 譯碼器的選通。 P1 口引腳： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，可以驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載，在設(shè)計中 接的是 GND 接地引腳， 和 接的是聲光報警器， 接的是 DS18B20 的溫度檢測器。 P2 口引腳： 8 位準(zhǔn)雙向的 I/O 口，當(dāng)單片機(jī)有外部擴(kuò)展時，作為高 8 位的地址線使用，可以驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載，設(shè)計中用 P2 口控制三個共陰級的 LED。 XTAL XTAL2 引腳：晶體振蕩器信號輸入輸出引腳，用來控制設(shè)計中的晶 9 振電路。 （ 2）復(fù)位電路的原理 復(fù)位電路的目的是產(chǎn)生持續(xù)時間小于 2 個機(jī)器周期的高電平。通常，在設(shè)計時，使 復(fù)位電路在單片機(jī)上能產(chǎn)生 1~10MS 的高電平，保證可靠的實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 按鍵開關(guān)及上電自動復(fù)位電路：上圖為按鍵開關(guān)及上電自動復(fù)位電路，當(dāng)按鍵開關(guān) S 按下時， +5V 電源通過 S 接通電阻 R 和 R1 構(gòu)成電路網(wǎng)咯，設(shè)計時使電阻 R1 上的分壓達(dá)到高電平的值，就可以是單片機(jī)復(fù)位，因?yàn)榘磩影粹o開關(guān)使其閉合的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單片機(jī)復(fù)位隨需要的時間，通常把上電復(fù)位和按鈕開關(guān)復(fù)位電路綜合在一起，這樣就可以在每一次電源接通時系統(tǒng)復(fù)位，也可以滿足強(qiáng)制復(fù)位的要求， C 取 22uf， R 取 1000， R1 取 200 左右。 （ 3） 74LS138 譯碼器的工 作原理 原理：當(dāng)一個選通端 G 為高電平，另外兩個選通端 /G2A、 /G2B 為低電平時可以將地址端（ A、 B、 C）的二進(jìn)制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平輸出。其真值表如下： /G /G2A /G2B C B A /Y0 /Y1 /Y2 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 當(dāng) C、 B、 A 輸出為 000 時， 74LS138 選中 LED1， LED1 管發(fā)亮，輸出 001 時，LED2 管發(fā)亮，輸出為 010 時， LED3 管發(fā)亮。 （ 4）晶振電路 利用單片機(jī)芯片上提供的反相放大器電路，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳之間 外 接 振 蕩 源 構(gòu) 成 單 片 機(jī) 的 時 鐘 電 路 ， 有 振 蕩 源 OSC 和 10 電容 C1 和 C2 構(gòu)成了并聯(lián)諧振回路作為定時元件，振蕩源 QSC 晶體振蕩器或陶瓷振蕩器，頻率為 ~~12MHz，電容 C C2 為 30pF，起頻率微調(diào)作用，在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，晶振的頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。 （ 5）聲光報警系統(tǒng) 聲光報警器的主要源器件是由感應(yīng)器，發(fā)光 二 極管、蜂鳴器等構(gòu)成整個報警器，當(dāng)溫度超過 60 是，就自動報警。 （ 6） DS18B20 溫度檢測器的原理 DS18B20 工作過程中的協(xié)議如下：初始化， ROM 操作指令，存儲器操作指令，數(shù)據(jù)處理。 多路測量，當(dāng)每一片 DS18B20 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位系列號，在出廠前，與寫入片內(nèi) ROM，主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須接入 1820 用讀， ROM命令將 1820 的系列號讀出并登陸，在 1820 組成的測溫系統(tǒng)中，主機(jī)在 發(fā)出跳過 ROM 命令之后，再發(fā)出系統(tǒng)的溫度轉(zhuǎn)換啟動碼，就可以實(shí)現(xiàn)所有 1820 的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，在經(jīng)過一秒后，就可以用很少的時間逐一讀取。 11 第三章： 系統(tǒng)軟件算法設(shè)計 由于匯編語言 學(xué)的時間太短，所以用 C
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