基于at89s51單片機的數(shù)字溫度計的設(shè)計(編輯修改稿)
2024-07-23 13:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下：? 獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊? 簡單的多點分布應(yīng)用? 無需外部器件? 可通過數(shù)據(jù)線供電? 零待機功耗? 測溫范圍55~+125℃，℃遞增。華氏器件67~+2570F， 遞增? 溫度以9 位數(shù)字量讀出? 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間200ms（典型值）? 用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置? 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件。 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 35所示，DQ 為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。VDD為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，當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。其電路圖如圖35所示.。圖35 外部封裝形式 DS18B20的測溫原理如圖36所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，每次測量前，首先將55 ℃所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(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。 減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入,減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù),如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(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)值即為所測溫圖37中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性其輸出用，于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。 另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 在正常測溫情況下，℃。圖36 DS18B20的測溫原理 晶振控制電路 單片機XIAL1和XIAL2分別接30PF的電容，中間在并個6MHZ的晶振，形成單片機的晶振電路。圖37 晶振控制電路 復(fù)位電路圖38 復(fù)位電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 實驗主程序流程圖 主程序的主要功能是負責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值，溫度測量每1s進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖41所示。 圖41 主程序流程圖 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖42所示。 圖42 讀溫度流程圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms，在本程序設(shè)計中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖43所示。 圖43 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 計算溫度子程序計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖44所示。圖44 計算溫度流程圖 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖55所示。 圖45 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 5 調(diào)試 系統(tǒng)的調(diào)試以程序為主。硬件調(diào)試比較簡單，首先檢查電路的焊接是否正確，然后可用萬用表測試或通電檢測。軟件調(diào)試先編寫顯示程序并進行硬件的正確性檢驗，然后分別進行主程序、讀出溫度子程序、溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序的編程及調(diào)試，由于DB18B20與單片機采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，我對DB18B20進行讀寫程序時嚴格地保證讀寫時序，以防無法讀取測量結(jié)果。本程序采用單片機匯編編寫，用KELL編程調(diào)試。軟件調(diào)試到能顯示溫度值，而且在有溫度變化時（例如用手去接觸）現(xiàn)實溫度能改變就基本完成。 性能測試時，我用制作的溫度計和已有的成品溫度計來同時測量比較，由于DB18B20的精度很高，℃以內(nèi)，另外55~ +125℃的測溫范圍使得該溫度計完全適合一般的應(yīng)用場合，其低壓溫度供電特性可做成用電池供電的手持溫度計。 在DB18B20測溫程序設(shè)計中，向DB18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DB18B20的返回信號
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