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正文內(nèi)容

基于單片機的水溫控制器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)

2025-04-03 12:00 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 號 “℃” 。 ( 2)運行指示燈說明 本熱水器溫度控制系統(tǒng)中共使用到 3個 LED指示燈和 3個數(shù)碼管。 右上角的紅色 LED是電源指示燈; 數(shù)碼管右邊的紅色 LED是加熱指示燈,當剛開機或溫度降到設(shè)定溫度5℃ 以下時,該燈會亮,表示目前處于加熱狀態(tài);當溫度上升到設(shè)定溫度時,該 LED滅,同時數(shù)碼管右邊的綠色 LED亮,表示目前處于保溫狀態(tài),用戶可以使用熱水器;當溫度再次下降到設(shè)定溫度 5℃ 以下時,綠色 LED滅,紅色加熱的 LED燈亮 , 不斷循環(huán) 。 14 V C CE1C3B2Q1P N PE1C3B2Q3P N PR6470R7470R8470R9470R 10470R 11470R 12470R 13470V C CE A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2R 16R 17S 85 50 *3abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpabfcgdeD P Ydpcom19com210D P 1兩位數(shù)碼管ab fcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpCOM9D P 2D P Y _7 S E G _D PR 14470V C C 圖 3- 3 LED 數(shù)碼管顯示電路圖 溫度采集電路 ( 1) DS18B20 介紹 Dallas最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20簡介新的 “ 一線器件 ” 體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟 。 Dallas半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點,使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò),為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 DS18B DS1822“ 一線總線 ” 數(shù)字化溫度傳感器同 DS18B20一樣, DS18B20也支持 “ 一線總線 ” 接口,測量溫度范圍為 55℃ ~+125℃ ,在 10℃ ~+85℃ 范圍內(nèi) ,精度為 177。 ℃ 。 DS1822的精度較差為 177。 2℃ ?,F(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。其DS18B20的管腳配置和封裝結(jié)構(gòu)如圖 34所示 。 15 圖 34 DS18B20 封裝 引腳定義: ① DQ為數(shù)字信號輸入 /輸出端; ② GND為電源地; ③ VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地)。 ( 2) DS18B20的單線( 1- wire bus)系統(tǒng) 單線總線結(jié)構(gòu)是 DS18B20的突出特點,也是理解和編程的難點。從兩個 角度來理解單線總線:第一,單線總線只定義了一個信號線,而且DS18B20智能程度較低(這點可以與微控制器和 SPI器件間的通信做一個比較),所以 DS18B20和處理器之間的通信必然要通過嚴格的時序控制來完成。第二, DS18B20的輸出口是漏級開路輸出,這里給出一個微控制器和DS18B20連接原理圖。這種設(shè)計使總線上的器件在合適的時間驅(qū)動 它。顯然,總線上的器件與( wired AND)關(guān)系。這就決定:( 1)微控制器不能單方面控制總線狀態(tài)。之所以提出這點,是因為相當多的文獻資料上認為,微控制器在讀取總線上數(shù)據(jù)之前的 I/O口的置 1操作是為了給 DS18B20一個發(fā)送數(shù)據(jù)的信號。這是一個錯誤的觀點。如果當前 DS18b20發(fā)送 0,即使微控制器 I/O口置 1,總線狀態(tài)還是 0。置 1操作是為了是 I/O口截止( cut off), 16 以確保微控制器正確讀取數(shù)據(jù)。( 2)除了 DS18B20發(fā)送 0的時間段,其他時間其輸出口自動截止。自動截止是為確保: 1時,在總線操作的間隙 總線處于空閑狀態(tài),即高態(tài)。 2時,確保微控制器在寫 1的時候 DS18B20可以正確讀入。 由于 DS18B20采用的是 1- Wire總線協(xié)議方式,即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸,而對 AT89S52單片機來說,硬件上并不支持單總線協(xié)議,因此,我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20芯片的訪問。 ① DS18B20的復位時序,如圖 35 圖 35 DS18B20 的復位時序圖 ② DS18B20的讀時序 對于 DS18B20的讀時序分為讀 0時序和讀 1時序兩個過程。 對于 DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后,在 15秒之內(nèi)就得釋放單總線,以讓 DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20在完成一個讀時序過程,至少需要 60us才能完成。 DS18B20的讀時序圖如圖 36所示 。 圖 36 DS18B20 的讀時序 ③ DS18B20的寫時序 對于 DS18B20的寫時序仍然分為寫 0時序和寫 1時序兩個過程。 17 對于 DS18B20寫 0時序和寫 1時序的要求不同,當要寫 0時序時,單總線要被拉低至少 60us,保證 DS18B20能夠在 15us到 45us之間能夠正確地采樣 IO總線上的 “ 0” 電平,當要寫 1時序時,單總線被拉低之后,在 15us之內(nèi)就得釋放單總線。如圖 37所示。 圖 37 DS18B20 的寫時序圖 ( 3) DS18B20的供電方式 在圖 38中示出了 DS18B20的寄生電源電路。當 DQ或 VDD引腳為高電平時,這個電路便 “ 取 ” 的電源。寄生電路的優(yōu)點是雙重的 , 遠程溫度控制監(jiān)測無需本地電源 , 缺少正常電源條件下也可以讀 ROM。為了使 DS18B20能完成準確的溫度變換,當溫度變換發(fā)生時, DQ線上必須提供足夠的功率。 有兩種方法確保 DS18B20 在其有效變換期內(nèi)得到足夠的電源電流。第一 種方法是發(fā)生溫度變換時,在 DQ 線上提供一強的上拉,這期間單總線上不能有其它的動作發(fā)生。如圖 38 所示,通過使用一個 MOSFET 把 DQ 線直接接到電源可實現(xiàn)這一點,這時 DS18B20 工作在寄生電源工作方式,在該方式下 VDD 引腳必須連接到地。 圖 38 DS18B20 供電方式 1 另一種方法是 DS18B20 工作在外部電源工作方式,如圖 39 所示。 18 這種方法的優(yōu)點是在 DQ 線上不要求強的上拉,總線上主機不需要連接其它的外圍器件便在溫 度變換期間使總線保持高電平,這樣也允許在變換期間其它數(shù)據(jù)在單總線上傳送。此外,在單總線上可以并聯(lián)多個 DS18B20,而且如果它們?nèi)坎捎猛獠侩娫垂ぷ鞣绞?,那么通過發(fā)出相應的命令便可以同時完成溫度變換。 圖 39 DS18B20 供電方式 2 本設(shè)計將溫度傳感器 DS18B20與單片機 TXD引腳相連,讀取溫度傳感器的數(shù)值。 DS18B20與單片機連接圖如圖所示 310所示。 V C CE A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2A T 8 9S 5 2DQ2GND1VCC3U3D S 18 2 0V C CR 15 K 圖 310 DS18B20與
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