數(shù)字溫度計設(shè)計報告-wenkub
2023-04-07 08:42:00 本頁面
【正文】 51 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。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。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。二、設(shè)計內(nèi)容及性能指標(biāo)該系統(tǒng)本設(shè)計主要是介紹了單片機控制下的溫度檢測系統(tǒng)，詳細介紹了其硬件和軟件設(shè)計，并對其各功能模塊做了詳細介紹，其主要功能和指標(biāo)如下：●利用溫度傳感器（DS18B20）測量某一點環(huán)境溫度●測量范圍為55℃～＋99℃，精度為177。同時單片機在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。該系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報警溫度，它使用起來相當(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，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(dāng)作溫度處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。該系統(tǒng)設(shè)計和布線簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強，在大型倉庫、工廠、智能化建筑等領(lǐng)域的溫度檢測中有廣泛的應(yīng)用前景。隨著溫度檢測理論與技術(shù)的不斷更新，溫度傳感器的種類也越來越多，在微機系統(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?！妗裼靡壕нM行溫度值顯示●能夠根據(jù)需要方便設(shè)定上下限報警溫度三、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。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(dǎo)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。在0—100 攝氏度時，最大線形偏差小于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。四、系統(tǒng)器件選擇. 單片機的選擇 對于單片機的選擇，可以考慮8051系列。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個DS18B20可以并聯(lián)到3 根或2 根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。DS18B20的性能特點如下:. V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；。.溫度以9～12位數(shù)字量讀出。DS18B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高，連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：1．較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格地保證讀寫程序，否則將無法讀取測量結(jié)果。因此，在使用DS18B20進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時，要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。開漏單總線接口引腳。 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送給減法計數(shù)器1。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到。另外 ，由 于DS18B20單線通信功能是分時完成的，有嚴格的時隙概念，因此讀/寫時序很重要。℃，因此只需要用液晶就可以完成相關(guān)的顯示功能，報警器可以用有源蜂鳴器配合三極管來代替。然后，通過AT89C2051單片機芯片對送來的測量溫度讀數(shù)進行計算和轉(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AT89C2051具有低電壓供電和小體積等特點，兩個端口剛好滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要。5．3溫度檢測電路DS18B20最大的特點是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20的數(shù)據(jù)I/O均由同一條線來完成。因此，在條件允許的場合，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，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)。要使傳感器工作，一切處理均嚴格按照時序。然后以存在復(fù)位脈沖表示DS18B20已經(jīng)準備好發(fā)送或接收，然后給出正確的ROM命令和存儲操作命令的數(shù)據(jù)。所有時間片必須有60微妙的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為1微妙的恢復(fù)時間。為了讀出從讀時間片開始算起15微妙的狀態(tài)，主機必須停止把引腳驅(qū)動拉至低電平。所有的串行通訊，讀寫每一個bit 位數(shù)據(jù)都必須嚴格遵守器件的時序邏輯來編程，同時還必須遵守總線命令序列，對單總線的DS18B20 芯片來說，訪問每個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)答脈沖使主機知道，總線上有從機，且準備就緒。這些命令允許主機寫入或讀出DS18B20便箋式RAM、啟動溫度轉(zhuǎn)換。發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令，再總線復(fù)位。當(dāng)總線被釋放后，上拉電阻將單總線拉高。在寫字節(jié)程序中的寫一個bit 位的時候，沒有按照通常的分別寫0時序和寫1 時序，而是把兩者結(jié)合起來，當(dāng)主機拉低總線后在15μs 之內(nèi)將要寫的位c 給DO：如果c 是高電平滿足15μs 內(nèi)釋放總線的要求，如果c是低電平，則DO＝c這條語句仍然是把總線拉在低電平，最后都通過延時58μs 完成一個寫時序(寫時序0或?qū)憰r序1)過程。I/O線電平變低后，DS18B20 在一個15μs 到60μs 的窗口內(nèi)對I/O 線采樣。每個讀時隙都由主機發(fā)起，至少拉低總線1us，在主機發(fā)起讀時序之后，
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