基于at89s51單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-23 13:13 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)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：? 獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊? 簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布應(yīng)用? 無(wú)需外部器件? 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電? 零待機(jī)功耗? 測(cè)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(shí)間200ms（典型值）? 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置? 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)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(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 35所示，DQ 為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。VDD為開(kāi)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(hào)，當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，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(cè)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(hào)送給減法計(jì)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(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開(kāi)時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，每次測(cè)量前，首先將55 ℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。 減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入,減法計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫圖37中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性其輸出用，于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20的測(cè)溫原理。 另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)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(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 在正常測(cè)溫情況下，℃。圖36 DS18B20的測(cè)溫原理 晶振控制電路 單片機(jī)XIAL1和XIAL2分別接30PF的電容，中間在并個(gè)6MHZ的晶振，形成單片機(jī)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(jì) 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(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 實(shí)驗(yàn)主程序流程圖 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見(jiàn)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(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)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(kāi)始命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時(shí)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(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖44所示。圖44 計(jì)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(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)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?yàn)橹鳌Ｓ布{(diào)試比較簡(jiǎn)單，首先檢查電路的焊接是否正確，然后可用萬(wàn)用表測(cè)試或通電檢測(cè)。軟件調(diào)試先編寫顯示程序并進(jìn)行硬件的正確性檢驗(yàn)，然后分別進(jìn)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(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，我對(duì)DB18B20進(jìn)行讀寫程序時(shí)嚴(yán)格地保證讀寫時(shí)序，以防無(wú)法讀取測(cè)量結(jié)果。本程序采用單片機(jī)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(shí)（例如用手去接觸）現(xiàn)實(shí)溫度能改變就基本完成。 性能測(cè)試時(shí)，我用制作的溫度計(jì)和已有的成品溫度計(jì)來(lái)同時(shí)測(cè)量比較，由于DB18B20的精度很高，℃以內(nèi)，另外55~ +125℃的測(cè)溫范圍使得該溫度計(jì)完全適合一般的應(yīng)用場(chǎng)合，其低壓溫度供電特性可做成用電池供電的手持溫度計(jì)。 在DB18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)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(hào)
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