片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-05-17 22:36 本頁(yè)面
【正文】 感器和 LED 數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度 的測(cè)量。 選擇元器件的時(shí)候，考慮到電路 需要簡(jiǎn)單、連接方便、顯示精度、便于調(diào)試，在比較了同類型的元器件后，決定使用 DS18B20 溫度傳感器，其優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)溫精度高、需要外圍設(shè)備少、連接方便、系 統(tǒng)簡(jiǎn)單。因此，該系統(tǒng)的硬件電路由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、傳感器電路、 顯示電路 和表示燈電路 構(gòu)成。在編寫完 C 語(yǔ)言程序?qū)﹄娐愤M(jìn)行仿真得到了正確 的溫度 顯示 ，說(shuō)明該系統(tǒng)具有良好的溫度檢測(cè)功能。 2 設(shè)計(jì)方案及原理 溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 以 AT89C51 單片機(jī)作為電路核心器件，并構(gòu)建該單片機(jī)的時(shí)鐘電路核心電路，溫度測(cè)量 DS18B20 溫 度傳感器件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)連接單片機(jī)的 口將測(cè)量信息輸入到單片機(jī)，然后通過(guò) P0 口將溫度信息輸出到 LED 數(shù)碼管顯示出來(lái)。 溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 單片機(jī)時(shí) 鐘 復(fù) 位 電 路表 示 燈 電 路數(shù) 碼 顯 示 電 路傳 感 器 電 路 圖 1 溫度測(cè)量原理圖 如圖 1 所示， 在該溫度測(cè)量系統(tǒng)中沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)的大量運(yùn)算和存取，單片機(jī)內(nèi)部具有 4KB 的存儲(chǔ)空間，能滿足該系統(tǒng)對(duì)溫度的測(cè)量 ，無(wú)需擴(kuò)展 。單片機(jī)的時(shí)鐘單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 電路可以使單片機(jī)的程序有條不紊的運(yùn)行，復(fù)位電路 可以使單片機(jī)正常運(yùn)行防止數(shù)據(jù)丟失。 DS18B20 是數(shù)字芯片不需要 AD 轉(zhuǎn)換，可直接與單片機(jī)進(jìn)行連 接，然后通過(guò)單片機(jī)對(duì)信息處理輸出到 LED 數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信息輸出顯示。 3 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)原理電路圖 基于前面對(duì)各電路模塊的闡述，連接電路時(shí) 單片機(jī)與傳感器間用 口相連，單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 接晶振電路， RST 端口接復(fù)位電路，數(shù)碼管并接上拉電阻和單片機(jī)連接， 數(shù)碼管段選 P0 口，位選 P2 口低 4 位 。 系統(tǒng)原理電路圖如圖 2 所示。 圖 2 系統(tǒng)原理電路圖 時(shí)鐘復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘電路產(chǎn)生，可通過(guò)芯片引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器和微調(diào)電容實(shí)現(xiàn) 。 51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用 于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是反相放大器的輸入端和輸出端，由這個(gè)放大單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振 器一起構(gòu)成自激振蕩器，是單片機(jī)工作的原始動(dòng)力。晶體振蕩頻率高， 系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率高，相應(yīng)的單片機(jī)運(yùn)行速度就高。 復(fù)位電路對(duì)單片機(jī)的片內(nèi)電路重新進(jìn)行初始化，使有關(guān)部件都恢復(fù)到原先規(guī)定的初始狀態(tài)。復(fù)位電路由單片機(jī)提供的 RST 引腳，外接電阻、電容和電源組成。 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路如圖 3 所示。 圖 3 時(shí)鐘復(fù)位電路 表示燈電路 表示燈電路由 3 個(gè) LED 燈接共陽(yáng)極構(gòu)成，分別接 在單片機(jī) ~ 口，分別顯示藍(lán)色、紅色、綠色，如圖 4 所示。 圖 4 表示燈電路 單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 傳感器電路和數(shù)碼管顯示電路 設(shè)計(jì) 由于 DS18B20 是一線式傳感器，溫度數(shù)據(jù)直接從 DQ 端口串行輸出，傳感器上集成模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，輸出的就是數(shù)字量，單片機(jī)可以直接接收。 DS18B20 主要由 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)性的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器四部分組成。工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間為 750ms。 根據(jù) DS18B20 的通信協(xié)議，單片機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn) 換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM 指令，然后再發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。該溫度測(cè)量系統(tǒng)用到的指令及其注釋具體見(jiàn)附錄所示 。 設(shè)計(jì)數(shù)碼管電路時(shí)，采用共陽(yáng)極的方式外接電源和上拉電阻與單片機(jī)進(jìn)行連接。由于溫度顯示一般采用十進(jìn)制，且溫度有正負(fù)之分，所以在編寫程序時(shí)需要注意代碼的范圍是 0~9 和負(fù)號(hào)，小數(shù)點(diǎn)可通過(guò)單片機(jī)的 口輸出顯示。編寫程序時(shí)對(duì)溫度顯示精確 ，故采用的數(shù)碼管具有四位數(shù)據(jù)顯示，從左到又依次顯示負(fù)號(hào)位、十位、個(gè) 位及十分位。 傳感器電路和數(shù)碼管顯示電路如圖 5 所示，圖中上部分為數(shù)碼管顯示電路，下部分為傳感器電路。 圖 5 傳感器電路和數(shù)碼管顯示電路 單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 4 軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖 程序流程圖如圖 6 所示。 為正確顯示傳感器所送出的溫度信息，程序需要先對(duì)溫度傳感器初始化，由于只用了一片 DS18B20，可在 R
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