單片機課程設(shè)計——溫度測量系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-03-12 06:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍 55176。C~+125176。C。在 10~+85176。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。176。C。 18B20 的精度較差為 177。 2176。C 。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高 了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。 本次數(shù)字溫度計的設(shè)計共分為五部分，主控制器， LED 顯示部分，傳感器部分，復位部分，時鐘電路。主控制器即單片機部分，用于存儲程序和控制電路；LED 顯示部分是指四位共陽極數(shù)碼管，用來顯示溫度；傳感器部分，即溫度傳感器，用來采集溫度，進行溫度轉(zhuǎn)換；復位部分，即復位電路。測量的總過程是，傳感器采集到外部環(huán)境的溫度，并進行轉(zhuǎn)換后傳到單片機，經(jīng)過單片機處理判斷后將溫度傳遞到數(shù)碼管顯示。本設(shè)計能完成的溫度測量范圍是 55176。C~+128176。C。 方案一： 由于本設(shè)計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，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，就可以用單片機原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 1 5 5 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，這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 方案設(shè)計框圖如下： 方案二： 考慮到在單片機屬于數(shù)字系統(tǒng)，容易想到數(shù)字溫度傳感器，可選用DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，此傳感器為單總線數(shù)字溫度傳感器，起體積小、構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，它可直接將 溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號給單片機處理，即可實現(xiàn)溫度顯示。另外 DS18B20 具有 3 引腳的小體積封裝，測溫范圍為 55~+125 攝氏度，測溫分辨率可達 攝氏度，其測量范圍與精度都能符合設(shè)計要求。 以上兩種方案相比較，第二種方案的電路、軟件設(shè)計更簡單，此方案設(shè)計的系統(tǒng)在功耗、測量精度、范圍等方面都能很好地達到要求，故本設(shè)計采用方案二。 計 框 圖 三．硬件設(shè)計 電路中晶振和電容 構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器 ， 微調(diào)電容通常選擇為 30pF 熱敏電阻組成的感溫電路 AD 轉(zhuǎn)換 數(shù)碼管顯示電路 單 片 機 時鐘復位電路 測溫電路 驅(qū)動 電路 顯示電路 單片機原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 1 6 6 左右，該電容的大小會影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體的振蕩頻率為 12MHz。 單片機系統(tǒng)的復位電路在這里采用的是上電 +按鈕復位電路形式，其中電阻 R采用 10KΩ 的阻值，電容采用電容值為 10μf 的電解電容。電路圖如下： 電路 DS18B20溫度傳感器 是美國 DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的 熱敏電阻 等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。電路圖如下： 單片機原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 1 7 7 顯示電路采用 4 位共陰極 LED 數(shù)碼管， P0 口由上拉電阻提高驅(qū)動能力，作為段碼輸 出， 并作為數(shù)碼管的驅(qū)動。 P2 口的低四位作為數(shù)碼管的位選端。采用動態(tài)掃描的方式顯示。 ： 單片機原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 1 8 8 四 ． 系統(tǒng)軟件 設(shè)計 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，報警子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 1. 主程序 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示，讀出并處理 DS18B20 的測量溫度值。溫度測量每 1s 進行一次 。 2 .讀出溫度子程序 讀出溫度子程的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)。在讀出時須進行 CRC校驗，校驗有錯時不能進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 3 . 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當采用 12 位分辨率時，轉(zhuǎn)換時間約為 750 ms。在本程序設(shè)計中，采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。 4 . 計算溫度子程序 計算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取的值進行 BCD 碼的抓換運算，并進行溫度值正負的判斷。 5 .顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高數(shù)據(jù)顯示位為 0 時，將符號顯 示位移入下一位。 單片機原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 1 9 9 初 始 化顯 示 調(diào) 用 子 程 序1 s 到 ？初 次 上電 ？讀 出 溫 度 值溫 度 計 算 處 理顯 示 數(shù) 據(jù) 刷 新發(fā) 送 轉(zhuǎn) 換 開 始 命 令YNNY 五 .實驗仿真 進入 proteus 后，連接好電路，并將程序下載進去。將 DS18B20 的調(diào)節(jié)鍵跳到指定的溫度，則，數(shù)碼管顯示的溫度與傳感器的溫度相同。 單片機原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 1 10 10 六 .總結(jié)與體會 本設(shè)計是以 AT89C52 為核心，利用軟硬件相結(jié)合的典型例子。在單片機自動控制已經(jīng)廣泛的應用于人們的生產(chǎn)和生活的今天，傳統(tǒng)用模擬電路來控制溫度的做法，已經(jīng)逐漸被淘汰。這個系統(tǒng)的實現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的溫度控制方法，為溫度的控制開辟了一條新的道路。根據(jù)我國的科技 和
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