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正文內(nèi)容

基于51單片機的溫度警報器的設計 單片機課程設計-文庫吧

2025-05-16 15:15 本頁面


【正文】 5 摘 要 隨著時代的進步和發(fā)展,溫度的測試已經(jīng)影響到我們的生活、工作、科研、各個領域,已經(jīng)成為了一種非常重要的事情,因此設計一個溫度測試的系統(tǒng)勢在必行。 本文主要介紹了一個基于 AT89C52 單片機的數(shù)字溫度報警器系統(tǒng)。詳細 描述了利用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程,重點對傳感器在單片機下的硬件連接,軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進行了詳盡分析,對各部分的電路也一一進行了介紹,該系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)溫度的采集和報警,并可以根據(jù)需要任意上下限報警溫度,它使用起來相當方便,具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點,適合于我們?nèi)粘I詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量,也可以當做溫度處理模塊潛入其他系統(tǒng)中,作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。 DS18B20 與AT89C52 結合實現(xiàn)最簡溫度報警系統(tǒng),該系統(tǒng)結構簡單,抗干擾能力強,適合于惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量,有廣泛的應用前景。 關鍵詞:單片機;溫度檢測; AT89C52。DS18B20。 1 引言 課題背景 溫度是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一, 如 冶金、機械、食品、化工各類工業(yè) 生產(chǎn) 中,廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應爐等,對工件的溫度處理要求嚴格控制 。隨著科學技術的發(fā)展,要求溫度測量的范圍向深度和廣度發(fā)展,以滿足工業(yè)生產(chǎn)和科學技術的要求。 基于 AT89C51 單片機提高了系統(tǒng)的可移植性、擴展性,利于現(xiàn)代測控、自動化、電氣技術等專業(yè)實訓要求。以單片機為核心設計的溫度報警器, 具有安全可靠、操作簡單方便、智能控制等優(yōu)點。 溫度對于工業(yè)生產(chǎn)如此重要,由此推進了溫度傳感器的發(fā)展。溫度傳感器主要經(jīng)過了三個發(fā)展階段 [1]: ( 1)模擬集成溫度傳感器。該傳感器是采用硅半導體集成工藝制成,因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。此種傳感器具有功能單一 (僅測量溫度 )、 6 測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等特點,適合遠距離測溫、控溫,不需要進行非線性校準,外圍電路簡單。它是目前在國內(nèi)外應用最為普遍的一種集成傳感器,典型產(chǎn)品有 AD590、 AD59 TMP1 LM135 等 ; ( 2)模擬集成溫度控制器。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關、可編程溫度控制器,典型產(chǎn)品有 LM5 AD22105 和 MAX6509。某些增強型集成溫度控制器 (例如 TC652/653)中還包含了 A/D 轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序,這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng),工作時并不受微處理器的控制,這是二者的主要區(qū)別; ( 3)智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器 )。智能溫度傳感器是在 20 世紀 90 年代中期問世的,其內(nèi)部都包含溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器 (或寄存器 )和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路 選擇器、中央控制器 (CPU)、隨機存取存儲器 (RAM)和只讀存儲器 (ROM)。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關的溫度控制量,適配各種微控制器 (MCU);并且它是在硬件的基礎上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的,其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。 現(xiàn)代信息技術的三大基礎是信息采集 [2](即傳感器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)。傳感器屬于信息技術的前沿尖端產(chǎn)品,尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生活等領域,數(shù)量高居各種傳感器之首。 數(shù)字溫度傳感器可以直接將被檢測的溫度信息以數(shù) 字化形式輸出,與傳統(tǒng)的模擬式溫度傳感器相比,具有測量精度高、功耗低、穩(wěn)定性好、外圍接口電路簡單特點。而單片機微處理器越來越豐富的外圍功能模塊,更加方便了數(shù)字式溫度傳感器輸出信號的處理 。 智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)化器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央處理器( CPU)、隨機存取存儲器( RAM)和只讀存儲器( ROM)。并且它是在硬件的基礎上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的,其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。進入 21 世紀后,智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線 標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡傳感器、研制單片機測溫系統(tǒng)等的方向發(fā)展。 數(shù)字化溫度傳感器可以直接將溫度量以數(shù)字脈沖信號形式輸出,具有測量精度高、抗干擾能力強、傳輸距離遠、外圍接口電路簡單等諸多優(yōu)點。同時數(shù)字溫度傳感器還可直接與微 7 AT89C52單片機 數(shù)字溫度傳感器 雙限報警系統(tǒng) 譯碼顯示電路 處理器進行接口,大大方便了傳感器輸出信號的處理 .數(shù)字單總線溫度傳感器是目前最新的測溫器件,它集溫度測量, A/D 轉(zhuǎn)換于一體,具有單總線結構,數(shù)字量輸出,直接與微機接口等優(yōu)點。 研究內(nèi)容和意義 本溫度報警器以 AT89C51 單片機為控制核心 ,由一數(shù)字溫度傳感器 DS18B20測量被控溫度,結合 7 段 LED 以及驅(qū)動 LED 的 74LS245 組合而成。當被測量值超出預設范圍則發(fā)出警報,且精度高,適用于大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)以及教育教學領域。 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù), 它是與人類的生活、工作關系最密切的物理量,也是各門學科與工程研究設計中經(jīng)常遇到和必須精確測量的物理量。從工業(yè)爐溫、環(huán)境氣溫到人體溫度;從空間、海洋到家用電器,各個技術領域都離不開測溫和控溫。 因此 , 研究溫度的測量和 控制方法 具有重要的意義。 設計原理 2 芯片介紹 DS18B20 概述 DS18B20 是 Dallas 公司繼 DS1820 后推出的一種改進型智能數(shù)字溫度傳感器,與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比,只需一根線就能直接讀出被測溫度值,并可根據(jù)實際需求來編程實現(xiàn) 9~12 位數(shù)字值的讀數(shù)方式 [3]。 8 DS18B20 封裝形式及引腳功能 圖 DS18B20 封裝形式和引腳功能 如圖 所示, DS18B20 的外形如一只三極管,引腳名稱及作用如下: GND:接地端。 DQ:數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳,與 TTL 電平兼容。 VDD:可接電源,也可接地。因為每只 DS18B20 都可以設置成兩種供 電方式,即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采用數(shù)據(jù)總線供電方式時 VDD 接地,可以節(jié)省一根傳輸線,但完成數(shù)據(jù)測量的時間較長;采用外部供電方式則 VDD 接 +5V,多用一根導線,但測量速度較快。 DS18B20 內(nèi)部結構 64 位ROM和單線接口 存儲和控制邏輯 高速緩存器 溫度傳感器 高溫觸發(fā) 器TH 低溫觸發(fā) 器TL 匹配寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 電源檢 測 C DQ VDD 內(nèi)部電源VDD 圖 DS18B20內(nèi)部結構 9 圖 中出示了 DS18B20 的主要內(nèi)部部件,下面對 DS18B20 內(nèi)部部分進行簡單的描述 [4]: (1)64 位 ROM。 64 位 ROM 是由廠家使用激光刻錄的一個 64 位二進制 ROM 代碼,是該芯片的標識號,如表 所示: 表 64位 ROM標識 8位循環(huán)冗余檢驗 48位序列號 8位分類編號( 10H)
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