溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-13 02:26 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 字器件 DS18B20，是在經(jīng)過(guò)多方面比較和考慮后決定的，主要有以下幾方面的原因： （ 1）系統(tǒng)的特性：測(cè)溫范圍為 55℃～ +125℃ ，測(cè)溫 精度為士 ℃；溫度轉(zhuǎn)換精度 9～ 12 位可變，能夠直接將溫度轉(zhuǎn)換值以 16 位二進(jìn)制數(shù)碼的方式串行輸出； 12 位精度轉(zhuǎn)換的最大時(shí)間為 750ms；可以通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，具有超低功耗工作方式。 （ 2）系統(tǒng)成本：由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，新型大規(guī)模集成電路功能越來(lái)越強(qiáng)大，體積越來(lái)越小，而價(jià)格也越來(lái)越低。一支 DS18B20 的體積與普通三極管相差無(wú)幾，價(jià)格只有十元人民幣左右。 （ 3）系統(tǒng)復(fù)雜度：由于 DS18B20 是單總線器件，微處理器與其接口時(shí)僅需占用 1個(gè) I/O 端口且一條總線上可以掛接幾十個(gè) DS18B20，測(cè)溫時(shí)無(wú)需 任何外部元件，因此，與模擬傳感器相比，可以大大減少接線的數(shù)量，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少工程的施工量。 （ 4）系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)：由于引線的減少，使得系統(tǒng)接口大為簡(jiǎn)化，給系統(tǒng)的調(diào)試帶來(lái)方便。同時(shí)因?yàn)?DS18B20 是全數(shù)字元器件，故障率很低，抗干擾性強(qiáng)，因此，減少了系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。 第 頁(yè) 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 6 DS18B20 溫度傳感器只有三根外引線：?jiǎn)尉€數(shù)據(jù)傳輸總線端口 DQ ，外供電源線 VDD，共用地線 GND。 DS18B20 有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，此時(shí) VDD 接地，它是通過(guò)內(nèi)部電容在空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲取能量，來(lái)完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng) 的完成溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間較長(zhǎng)。這種情況下，用單片機(jī)的一個(gè) I/O 口來(lái)完成對(duì) DS18B20 總線的上拉。另一種是外部供電方式 (VDD 接 +5V)，相應(yīng)的完成溫度測(cè)量的時(shí)間較短。 電路如圖 。 圖 溫度傳感器接口 顯示器 模塊 顯示模塊采用 LCD1602 液晶顯示器。 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，因此使用簡(jiǎn)單，顯示效果良好。 電路如圖 。 圖 1602 顯示接口 第 頁(yè) 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 7 4 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總框圖 上 電 復(fù) 位初 始 化1 8 b 2 0 采 集 完 畢YN計(jì) 算 溫 度顯 示 溫 度 及 相 關(guān) 信 息判 斷 溫 度 高 于 設(shè) 定 值YN判 斷 溫 度 低 于 于 設(shè) 定 值YN 圖 系統(tǒng)總框圖 第 頁(yè) 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 8 溫度采集 子程序 發(fā) 送 溫 度 讀 取 指 令初 始 化 18b20讀 出 溫 度 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 顯 示 圖 按鍵子程序框圖 第 頁(yè) 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 9 5 系統(tǒng)功能 與調(diào)試方法介紹 系統(tǒng)功能 該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)到環(huán)境溫度，精度達(dá)到兩位小數(shù)，反應(yīng)迅速，測(cè)量范圍廣泛，出錯(cuò)率低。 系統(tǒng)指標(biāo) 溫度 判斷結(jié)果 顯示指示 25 度 低于安全值 LOW 35 度 處于安全范圍 SUIT 45 度 高于安全值 HIGH 系統(tǒng)調(diào)試 單片機(jī) 發(fā)送初始化時(shí)序，使傳感器初始化，然后再發(fā)送溫度采集指令，采集完畢后給單片機(jī)返回結(jié)束信號(hào)，單片機(jī)開(kāi)始讀取溫度信息，進(jìn)行轉(zhuǎn)換后顯示出來(lái)。 硬件調(diào)試時(shí)，主要是給單片機(jī)上電，檢查各部分電路是否正常，是否存在虛焊的情況。各器件邏輯連接是否正確。 軟件調(diào)試時(shí)先搭建程序框架，先寫(xiě) ds18b20 程序，檢測(cè)其是否能夠?qū)囟炔杉鰜?lái)，調(diào)試該部分可用串口將數(shù)據(jù)傳送到電腦上來(lái)，觀察是否正確。溫度采集正確后，調(diào)試LCD1602 顯示模塊，將數(shù)據(jù)顯示到該顯示器上。最后將判斷語(yǔ)句加上，其運(yùn)行狀態(tài)顯示到 1602 上。 第 頁(yè) 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 106 參 考文獻(xiàn) [1] 徐愛(ài)鈞，智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)，北京航空航天大學(xué)出版社， 2022 [2] 徐愛(ài)鈞， Keil Cx51 單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程與 u Vision2 應(yīng)用實(shí)踐，電子工業(yè)出版社， 2022. [3] 劉樂(lè)善 .微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， ～ 264. [4] 童詩(shī)白 .模擬電路技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社， ～ 202. [5] 杜華 .任意波形發(fā)生器及應(yīng)用 [J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)， ： 38～ 40. [6] 張友德 .單片 微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐 [M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社， ～ 44. [7] 程朗 .基于 8051 單片機(jī)的雙通道波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用， ：100～ 103. [8] 張永瑞 .電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， ～ 101. [9] 李葉紫 . MCS51 單片機(jī)應(yīng)用教程 [M].北京：清華大學(xué)出版社， ～ 238. [10] 周潤(rùn)景等，基于 PROTEUS 的電路的及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真，北京航空航天大學(xué)出版社， 2022 第 頁(yè) 西華
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