基于單片機的數字溫度計設計(編輯修改稿)
2025-07-09 08:53 本頁面
【文章內容簡介】 經濟。 DALLAS 半導體公司的數字化溫度傳感器 單 片 機 單片機 時鐘電路 復位電路 報警電路 驅動電路 測溫電路 顯示電路 7 DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測量范圍為 55～ +125 攝氏度，可編程為 9位～ 12 位轉換精度，測溫分辨率可達 ，分辨率設定參數以及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。被測溫度用符號擴展的 16位數字量方式串行輸出；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生；多個DS18B20可以并聯到 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。 因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便。 DS18B20內部結構主要由四部分組成： 64位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 DS18B20的管腳排列、各種封裝形式， DQ 為 數據輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源 ； GND為 地信號 ； VDD為 可選擇的 VDD引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 、 溫度檢測電路 DS18B20 最大的特點是單總線數據傳輸方式， DS18B20 的數據 I/O 均由同一條線來完成。 DS18B20 的電源供電方式有 2 種 : 外部供電方式和寄生電源方式。工作于寄生電源方式時 , VDD 和 GND 均接地 , 他在需要遠程溫度探測和空間受限的場合特別有用 , 原理是當1 W ire 總線的信號線 DQ 為高電平時 , 竊取信號能量給 DS18B20 供電 , 同時一部分能量給內部電容充電 , 當 DQ為低電平時釋放能量為 DS18B20 供電。但寄生電源方式需要 強上拉電路 , 軟件控制變得復雜 (特別是在完成溫度轉換和拷貝數據到 E2PROM 時 ) , 同時芯片的性能也有所降低。因此 , 在條件允許的場合 , 盡量采用外供電方式。 無論是內部寄生電源還是外部供電， I/O口線要接 5KΩ左右的上拉電。在這里采用前者方式供電。 DS18B20與 芯片連接電路如圖 ： 圖 DS18B20與單片機的連接 8 外部電源供電方式是 DS18B20最佳的工作方式，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)。在開發(fā)中使用外部電源供電方式，畢竟比寄生電源方式只多接一根 VCC引線。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮 DS18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點，即使電源電壓 VCC 降到 3V 時，依然能夠保證溫度量精度。 由于 DS18B20 只有一根數據線，因此它和主機（單片機）通信是需要串行通信，而AT89S51 有兩個串行端口，所以可以不用軟件來模擬實現。經過單線接口訪問 DC18B20 必須遵循如下協(xié)議：初始化、 ROM 操作命令 、存儲器操作命令和控制操作。要使傳感器工作，一切處理均嚴格按照時序。 溫度報警電路 本設計的發(fā)揮部分，是加入了報警，如果我們所設計的系統(tǒng)是監(jiān)控某一設備，一 當設備的溫度超過我們所設定的溫度值時，系統(tǒng)會產生報警 。 報警時由單片機產生一定頻率的脈沖，由 引腳輸出， 外接一只 PNP 的三極管來驅動楊聲器發(fā)出聲音，以便操作員來維護，從而達到報警的目的。如下圖 (g)： 圖 溫度報警電路 第四章 軟件設計 概述 整個系統(tǒng) 的功能是由硬件電路配合軟件來實現的，當硬件基本定型后， 軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的監(jiān)控程序結構，然后根據實時性的要求，合理地安排 監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調度關系。 主程序模塊 主程序需要調用 4 個子程序，各模塊程序功能如下： ●數碼管顯示程序：向數碼的顯示送數，控制系統(tǒng)的顯示部分。 ●溫度測試及處理程序：對溫度芯片送過來的數據進行處理，進行判斷和顯示。 ●報警子程序：進行溫度上下限判斷及報警輸出。 9 ●中斷設定程序：實現設定上下限報警功能。 主程序流程見圖 ： 圖 DS18B20 初始化流程圖 圖 主程序流程圖 、 各模塊流程設計 下面對主要子程序的流程圖做介紹 ． 溫度檢測流程 DS18B20在單片機控制下分三個階段 : ● 18B20 初始
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