數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告-wenkub
2023-02-02 21:53:18 本頁(yè)面
【正文】 51 單片機(jī)控制，軟件編程的自由度大，可通過(guò)編程實(shí)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線(xiàn)形較好。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有A/D 通道的單片機(jī)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及性能指標(biāo)該系統(tǒng)本設(shè)計(jì)主要是介紹了單片機(jī)控制下的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了其硬件和軟件設(shè)計(jì)，并對(duì)其各功能模塊做了詳細(xì)介紹，其主要功能和指標(biāo)如下：●利用溫度傳感器（DS18B20）測(cè)量某一點(diǎn)環(huán)境溫度●測(cè)量范圍為55℃～＋99℃，精度為177。同時(shí)單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報(bào)警溫度，它使用起來(lái)相當(dāng)方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量，也可以當(dāng)作溫度處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線(xiàn)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強(qiáng)，在大型倉(cāng)庫(kù)、工廠(chǎng)、智能化建筑等領(lǐng)域的溫度檢測(cè)中有廣泛的應(yīng)用前景。隨著溫度檢測(cè)理論與技術(shù)的不斷更新，溫度傳感器的種類(lèi)也越來(lái)越多，在微機(jī)系統(tǒng)中使用的傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換成電量的傳感器，目前常用的有熱電偶傳感器、熱電阻傳感器和單導(dǎo)體傳感器等，每種傳感器根據(jù)其自身特性，都有它自己的應(yīng)用領(lǐng)域。℃●用液晶進(jìn)行溫度值顯示●能夠根據(jù)需要方便設(shè)定上下限報(bào)警溫度三、系統(tǒng)方案論證與比較該系統(tǒng)主要由溫度測(cè)量和數(shù)據(jù)采集兩部分電路組成，實(shí)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(shí)現(xiàn)方案。熱電偶的優(yōu)點(diǎn)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(lái)自導(dǎo)線(xiàn)環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點(diǎn)，并且這種設(shè)計(jì)需要用到A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。在0—100 攝氏度時(shí)，最大線(xiàn)形偏差小于1 攝氏度。該系統(tǒng)利用AT89C51芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。四、系統(tǒng)器件選擇. 單片機(jī)的選擇 對(duì)于單片機(jī)的選擇，可以考慮8051系列。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3 根或2 根線(xiàn)上，CPU只需一根端口線(xiàn)就能與諸多DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線(xiàn)和邏輯電路。DS18B20的性能特點(diǎn)如下:. V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線(xiàn)供電；。.溫度以9～12位數(shù)字量讀出。DS18B20雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高，連接方便、占用口線(xiàn)少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題：1．較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格地保證讀寫(xiě)程序，否則將無(wú)法讀取測(cè)量結(jié)果。因此，在使用DS18B20進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮總線(xiàn)分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。開(kāi)漏單總線(xiàn)接口引腳。 64位ROM結(jié)構(gòu)框圖，圖中低溫度系數(shù)振蕩器的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到。另外 ，由 于DS18B20單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀/寫(xiě)時(shí)序很重要。℃，因此只需要用液晶就可以完成相關(guān)的顯示功能，報(bào)警器可以用有源蜂鳴器配合三極管來(lái)代替。然后，通過(guò)AT89C2051單片機(jī)芯片對(duì)送來(lái)的測(cè)量溫度讀數(shù)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換，并將此結(jié)果送入液晶顯示模塊。5．1 主控制器: 單片機(jī)AT89C2051具有低電壓供電和小體積等特點(diǎn)，兩個(gè)端口剛好滿(mǎn)足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要。5．3溫度檢測(cè)電路DS18B20最大的特點(diǎn)是單總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20的數(shù)據(jù)I/O均由同一條線(xiàn)來(lái)完成。因此，在條件允許的場(chǎng)合，盡量采用外供電方式。外部電源供電方式是DS18B20最佳工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡(jiǎn)單，可以開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。要使傳感器工作，一切處理均嚴(yán)格按照時(shí)序。然后以存在復(fù)位脈沖表示DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收，然后給出正確的ROM命令和存儲(chǔ)操作命令的數(shù)據(jù)。所有時(shí)間片必須有60微妙的持續(xù)期，在各寫(xiě)周期之間必須有最短為1微妙的恢復(fù)時(shí)間。為了讀出從讀時(shí)間片開(kāi)始算起15微妙的狀態(tài)，主機(jī)必須停止把引腳驅(qū)動(dòng)拉至低電平。所有的串行通訊，讀寫(xiě)每一個(gè)bit 位數(shù)據(jù)都必須嚴(yán)格遵守器件的時(shí)序邏輯來(lái)編程，同時(shí)還必須遵守總線(xiàn)命令序列，對(duì)單總線(xiàn)的DS18B20 芯片來(lái)說(shuō)，訪(fǎng)問(wèn)每個(gè)器件都要遵守下列命令序列：首先是初始化；其次執(zhí)行ROM 命令；最后就是執(zhí)行功能命令(ROM 命令和功能命令后面以表格形式給出)。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線(xiàn)上有從機(jī)，且準(zhǔn)備就緒。這些命令允許主機(jī)寫(xiě)入或讀出DS18B20便箋式RAM、啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換。發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令，再總線(xiàn)復(fù)位。當(dāng)總線(xiàn)被釋放后，上拉電阻將單總線(xiàn)拉高。在寫(xiě)字節(jié)程序中的寫(xiě)一個(gè)bit 位的時(shí)候，沒(méi)有按照通常的分別寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1 時(shí)序，而是把兩者結(jié)合起來(lái)，當(dāng)主機(jī)拉低總線(xiàn)后在15μs 之內(nèi)將要寫(xiě)的位c 給DO：如果c 是高電平滿(mǎn)足15μs 內(nèi)釋放總線(xiàn)的要求，如果c是低電平，則DO＝c這條語(yǔ)句仍然是把總線(xiàn)拉在低電平，最后都通過(guò)延時(shí)58μs 完成一個(gè)寫(xiě)時(shí)序(寫(xiě)時(shí)序0或?qū)憰r(shí)序1)過(guò)程。I/O線(xiàn)電平變低后，DS18B20 在一個(gè)15μs 到60μs 的窗口內(nèi)對(duì)I/O 線(xiàn)采樣。每個(gè)讀時(shí)隙都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線(xiàn)1us，在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)序之后，
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