基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-12 13:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 RST/Vpd（ 9 腳 ） 為 復(fù) 位 輸 入 端 口 ， 外 接 電 阻 電 容 組 成 的 復(fù) 位 電 路 。VCC（ 40 腳 ） 和 VSS（ 20 腳 ） 為 供 電 端 口 ， 分 別 接 +5V 電 源 的 正 負(fù) 端 。 P0~P3 為可 編 程 通 用 I/O 腳 ， 其 功 能 用 途 由 軟 件 定 義 ， 在 本 設(shè) 計(jì) 中 ， P0 端 口 （ 32~39 腳 ）被 定 義 為 N1 功 能 控 制 端 口 ， 分 別 與 N1 的 相 應(yīng) 功 能 管 腳 相 連 接 ， 13 腳 定 義 為 IR輸 入 端 ， 10 腳 和 11 腳 定 義 為 I2C 總 線 控 制 端 口 ， 分 別 連 接 N1 的 SDAS（ 18 腳 ）和 SCLS（ 19 腳 ） 端 口 ， 12 腳 、 27 腳 及 28 腳 定 義 為 握 手 信 號 功 能 端 口 ， 連 接 主板 CPU 的 相 應(yīng) 功 能 端 ， 用 于 當(dāng) 前 制 式 的 檢 測 及 會 聚 調(diào) 整 狀 態(tài) 進(jìn) 入 的 控 制 功 能 。 溫度傳感器的選擇 DS18B20 的簡單介紹DS18B20 溫度傳感器是一種改進(jìn)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(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： ①獨(dú)特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信； ②多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； ③無須外部器件； ④可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； ⑤零待機(jī)功耗； ⑥溫度以９或１２位數(shù)字； ⑦用戶可定義報(bào)警設(shè)置； ⑧報(bào)警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； ⑨負(fù)電壓特性，電極接反時，溫度計(jì)不會因發(fā)熱而燒毀，只是不能正常工作。 DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。DS18B20 的管腳排列、各種封裝形式如圖 所示，DQ 為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)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(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。綜合實(shí)訓(xùn)論文第 8 頁 共 24 頁 8圖 外部封裝形式 圖 DS18B20 的電路DS18B20 采用 3 腳 PR－35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 34 所示。I/OC64 位ROM和單線接口高速緩存存儲器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器 TH低溫觸發(fā)器 TL配置寄存器8 位 CRC 發(fā)生器Vdd圖 34 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有 48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 檢驗(yàn)碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 9 字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖 38 所示。頭 2 個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第 5 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。綜合實(shí)訓(xùn)論文第 9 頁 共 24 頁 9DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖38 所示。低 5 位一直為 1，TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式，DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶要去改動，R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。 DS18B20 的測溫原理DS18B20 的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，溫度轉(zhuǎn)換時的最大延時為 750ms。 DS18B20 測溫原理如圖 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計(jì)數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2 計(jì)數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。圖 DS18B20 測溫原理綜合實(shí)訓(xùn)論文第 10 頁 共 24 頁 10 DS18B2 的外部電路圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，傳感器的硬件電路圖如圖 所示。圖 DS18B20 外部電路圖 顯示及報(bào)警模塊選擇在本設(shè)計(jì)中溫度測量范圍為0℃～＋125 ℃，精度為177?！妫虼酥恍枰壕MC1602A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代替，本設(shè)計(jì)則直接使用LED發(fā)光二極管帶代替。4 硬件電路的總體設(shè)計(jì),控制器使用單片機(jī)AT89C2052,溫度計(jì)傳感器使用DS18B20,用液晶實(shí)現(xiàn)溫度顯示。本溫度計(jì)大體分三個工作過程。首先，由DS18820溫度傳感器芯片測量當(dāng)前的溫度，并將結(jié)果送入單片機(jī)。然后，通過89C2052單片機(jī)芯片對送來的測量溫度讀數(shù)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換，井將此結(jié)果送入液晶顯示模塊。最后，SMC1602A芯片將送來的值顯示于顯示屏上。 ，本電路主要由DSl8820溫度傳感器芯片、SMCl602A液晶顯示模塊芯片和89C2052單片機(jī)芯片組成。其中，DSI8B20溫度傳感器芯片采用“一線制”與單片機(jī)相連，它獨(dú)立地完成溫度測量以及將溫度測量結(jié)果送到單片機(jī)的工作。綜合實(shí)訓(xùn)論文第 11 頁 共 24 頁 11 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)仿真圖
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