基于單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計-文庫吧
2025-05-14 08:53 本頁面
【正文】 電路、電子元器件、印制電路板等方面的知識進一步加深認識，同時在軟件編程、排版調(diào)試 、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。 第二章 系統(tǒng)方案論證與比較 該系統(tǒng)主要由溫度測量和數(shù)據(jù)采集兩部分電路組成，實現(xiàn)的方法有很多種，下面將列出兩種在日常生活中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到的實現(xiàn)方案。 方案一 采用熱電偶溫差電路測溫，溫度檢測部分可以使用低溫熱偶，熱電偶由兩個焊接在一起的異金屬導線所組成（熱電偶的構(gòu)成如圖 ），熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩種金 屬的接觸電勢和單一導體的溫差電勢組成。通過將參考結(jié)點保持在已知溫度并測量該電壓，便可推斷出檢測結(jié)點的溫度。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有 A/D 通道的單片機，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。熱電偶的優(yōu)點是工作溫度范圍非常寬，且體積小，但是它們也存在著輸出電壓小、容易遭受來自導線環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點，并且這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 4 圖 系統(tǒng)主要包括對 A/D0809 的數(shù)據(jù)采集，自動手動工作方式檢測，溫度的顯示等，這幾項功能的信號通過輸入輸出電路經(jīng)單片機處理。還有復位電路，晶振電路，啟動電路等。故現(xiàn)場輸入硬件有手動復位鍵、 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，處理芯片為 51 芯片，執(zhí)行機構(gòu)有 4 位數(shù)碼管、報警器等。系統(tǒng)框圖如 ： 圖 、 方案二 采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20 測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。在 0— 100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1 攝氏度。 DS18B20 的最大特點之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計 DS18B20和微控制器 AT89S52構(gòu)成的溫度測量裝置 ,它直接輸出溫度的數(shù)字信號 ,可直接與計算機連接。這樣 ,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單 ,體積也不大。采用 52 單片機控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的 算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。 該系統(tǒng)利用 AT89S52芯片控制溫度傳感器 DS18B20進行實時溫度檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報警 溫度。該系統(tǒng)擴展性非常強，它可以在設(shè)計中加入時鐘芯片 DS1302以獲取時間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時顯示時間，并可以利用AT24C16芯片作為存儲器件，以此來對某些時間點的溫度數(shù)據(jù)進行存儲，利用鍵盤來進行調(diào)時和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可以通過 MAX232芯片與計算機的 RS232接口進行串口通信，方便的采集和整理時間溫度數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)框圖如圖 5 圖 DS18B20溫度測溫系統(tǒng)框圖 從以上兩種方案，容易看出方案一的測溫裝置可測溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。方案二的測溫裝置電路簡單、精確度較高、實 現(xiàn)方便、軟件設(shè)計也比較簡單，故本次設(shè)計采用了方案二。 圖 設(shè)計方框 單 片 機 單片機 時鐘電路 復位電路 報警電路 驅(qū)動電路 測溫電路 顯示電路 6 本系統(tǒng)采用單片機作為微控制器，分為 四 個模塊（如上圖 ）： 測溫電路 , 數(shù)碼管顯示 ,報警 電路 ,復位電路 。單片機 I/O 口資源的利用： P1 口作為 數(shù)碼管控制端 輸入， P2 口作為 測溫電路測量溫度值的輸入 ， P0 口（已外接了上拉電阻）作為數(shù)碼管顯示輸出， 接蜂鳴器 , 接溫度傳感器 DS18B20。采用 12MHZ 晶振。電源采用 5V為單片機， LED，蜂鳴器供電 。主要技術(shù)指標：準確度達微秒級， 以市電 220V50HZ 為輸入電源，工作溫度 10℃ ~60℃。該電路 經(jīng)過 設(shè)計分析，繪圖，制板 、焊接、 仿真 調(diào)試等工作后 溫度計 成形。 第三章 硬件設(shè)計電路 元器件 選擇 ． 1 單片機 選擇 對于單片機的選擇，可以考慮使用 8031與 8052系列，由于 8031沒有內(nèi)部 RAM，系統(tǒng)又需要大量內(nèi)存存儲數(shù)據(jù)，因而不適用。 AT89S52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含 4kbytes 的可編程的 Flash 只讀 程序存儲器 ,兼容標準 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash 程序存儲器既可在線編程（ ISP），也可用傳統(tǒng)方法進行編程，所以低價位 AT89S52單片機可為提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領(lǐng)域，對于簡單的測溫系統(tǒng)已經(jīng)足夠。單片機 AT89S52 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 溫度傳感器 選擇 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更
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