基于單片機(jī)的溫度警報(bào)器設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2025-05-30 22:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 期在測(cè)溫時(shí)獲得比較高的分辨力。這是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。DS1820內(nèi)部對(duì)此計(jì)算的結(jié)果可提供℃的分辨力。溫度以16bit帶符號(hào)位擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式讀出，表1給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。數(shù)據(jù)通過(guò)單線(xiàn)接口以串行方式傳輸。DS1820測(cè)溫范圍55℃~+125℃，以℃遞增。如用于華氏溫度，必須要用一個(gè)轉(zhuǎn)換因子查找表。意DS1820內(nèi)溫度表示值為1/2℃LSB。最高有效（符號(hào)）位被復(fù)制充滿(mǎn)存儲(chǔ)器中兩字節(jié)溫度寄存器的高M(jìn)SB位，由這種“符號(hào)位擴(kuò)展”產(chǎn)生出了示于表1的16bit溫度讀數(shù)?？捎孟率龇椒ǐ@得更高的分辨力。首先，讀取溫度值，將℃位（LSB）從讀取的值中截去，這個(gè)值叫做TEMP_READ。然后讀取計(jì)數(shù)器中剩余的值，這個(gè)值是門(mén)周期結(jié)束后保留下來(lái)的值（COUNT_REMAIN）。最后，我們用到在這個(gè)溫度下每度的計(jì)數(shù)值（COUNT_PER_C）。用戶(hù)可以用下面的公式計(jì)算實(shí)際溫度值：TEMPEATURE==(COUNT_PER_CCOUNT_REMAIN)/COUNT_PER_CDS18B20的使用：CPU對(duì)DS18B20的訪(fǎng)問(wèn)流程是：先對(duì)DS18B20初始化，再進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。 DS18B20常用控制命令，如表41所示。表1 DS18B20 控制命令表指 令 約定代碼 操 作 說(shuō) 明 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 BEH 讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容 寫(xiě)暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入暫存器的TH、TL字節(jié) 復(fù)制暫存器48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫(xiě)到E2RAM中 重新調(diào)E2RAMB8H 把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫(xiě)到暫存器TH字節(jié) 讀電源供電方式B4H 啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPU 五、硬件設(shè)計(jì)（一）硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)兩部分組成，系統(tǒng)硬件電路如圖51所示。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)由電源、復(fù)位、按鍵、傳感器接口、報(bào)警驅(qū)動(dòng)、顯示等部分組成。它們可以分成三類(lèi)：1)電源、復(fù)位：復(fù)位、按鍵部分2)輸入輸出：按鍵、顯示部分3)驅(qū)動(dòng)：傳感器接口、報(bào)警驅(qū)動(dòng)部分圖7 系統(tǒng)硬件原理圖（1）（二）電源和復(fù)位電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用交流供電，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)外接12V交流變壓器，將市電變成12V交流電。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)全波整流將交流電變成直流電，一部分整流后直流電通過(guò)直流穩(wěn)壓芯片7812變成平滑的12V直流電，提供給報(bào)警器接口。另一部分整流后直流電通過(guò)直流穩(wěn)壓芯片7805變成平滑的直流電，提供給系統(tǒng)其他部分。單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路有：上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位。圖7 系統(tǒng)軟件原理流程圖（2）（三） 輸入、輸出部分設(shè)計(jì)輸入、輸出部分是單片機(jī)的信息傳輸通道，本部分實(shí)現(xiàn)按鍵的讀?。ㄝ斎耄?、溫度值的顯示（輸出）。傳統(tǒng)的按鍵設(shè)計(jì)，由電阻和按鍵組成，電阻的一端接電源，電阻的另一端接按鍵和單片機(jī)引腳。當(dāng)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)引腳為低電平；當(dāng)按鍵放開(kāi)時(shí)，單片機(jī)引腳為高電平。本系統(tǒng)在進(jìn)行輸入部分在設(shè)計(jì)時(shí)利用了ATmega16單片機(jī)的內(nèi)部上拉電阻，直接將按鍵連接到引腳，節(jié)省了4個(gè)電阻。顯示部分設(shè)計(jì)由8個(gè)共陽(yáng)級(jí)數(shù)碼管和8個(gè)三極管組成，采用動(dòng)態(tài)顯示方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。8個(gè)數(shù)碼管的數(shù)字腳并接到單片機(jī)PA端口，確定數(shù)碼管的顯示內(nèi)容；數(shù)碼管公共端分別接三極管發(fā)射極，確定在某一時(shí)刻，那個(gè)數(shù)碼管顯示。8個(gè)三極管集電極電源，三極管基極接極接單片機(jī)PC端口，當(dāng)某PC端口為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)數(shù)碼管被選中，數(shù)字腳顯示數(shù)字。（四）驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì)傳感器接口按照18b20的要求，接電源和地后，數(shù)據(jù)引腳通過(guò)上拉電阻接單片機(jī)即可。報(bào)警器采用電平驅(qū)動(dòng)，具體報(bào)警設(shè)備可以外接，也可用蜂鳴器。此外還采用發(fā)光二極管、小燈泡等發(fā)光設(shè)備進(jìn)行報(bào)警提示。外接報(bào)警設(shè)備通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器完成六、軟件設(shè)計(jì)（一）顯示部分設(shè)計(jì)數(shù)碼管的外觀 圖8數(shù)碼管的外觀 圖9 5011系列數(shù)碼管的引腳排列一個(gè)“8”字型的顯示模塊用“a、b、c、d、e、f、g、dp” 8 個(gè)發(fā)光二極管組合而成。每個(gè)發(fā)光二極管稱(chēng)為一字段。其內(nèi)部電原理圖如圖6－6－4，分別是共陰極和共陽(yáng)極LED數(shù)碼管兩種結(jié)構(gòu)形式。 圖10共陰極數(shù)碼管 圖11共陽(yáng)極數(shù)碼管以共陰極數(shù)碼管為例，由圖中可以看出：如果要點(diǎn)亮數(shù)碼管的某一段，只需將該段加上高電平，然后使數(shù)碼管的公共端8腳為低電平，那么該段就會(huì)點(diǎn)亮。單個(gè)數(shù)碼管的電路連接 單個(gè)數(shù)碼管的電路連接可以直接同AVR單片機(jī)的某個(gè)口連接。在圖6－5中，PC0接A段對(duì)應(yīng)引腳，PC1接B段對(duì)應(yīng)引腳， PC7接dp段對(duì)應(yīng)引腳，采用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管。圖12單個(gè)數(shù)碼管的電路連接單數(shù)字的顯示單數(shù)字的顯示通過(guò)PC端口輸出數(shù)字對(duì)應(yīng)字段的編碼，在數(shù)碼管上就可顯示對(duì)應(yīng)數(shù)字。程序如下：includeavr/includeutil/unsigned char seg[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x98},i。int main(){DDRC=0xff。PORTC=0xff。while(1){for(i=0。i=9。i++){PORTC=seg[i]。_delay_ms()。}}}程序的關(guān)鍵是字形編碼的書(shū)寫(xiě)，不同的字形編碼會(huì)得到不同的符號(hào)。在字形編碼眾多時(shí)，字形編碼會(huì)占用大量的內(nèi)存空間，字形編碼這類(lèi)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是：我們只需要讀取它們的內(nèi)容，而不會(huì)修改其內(nèi)容，即只進(jìn)行讀操作不進(jìn)行
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