基于單片機的多點溫度檢測系統(tǒng)論文完整電路圖源程序執(zhí)行結(jié)果(編輯修改稿)
2024-12-13 21:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 入 0，不能改變；R0、R1：溫度計分辨率設(shè)置位，其對應(yīng)四種分辨率如下表所列，出廠時 R0、R1 置為缺省值：R0=1，R1=1（即12 位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。配置寄存器與分辨率關(guān)系表 ：R0 R1 溫度計分辨率/bit 最大轉(zhuǎn)換時間/us0 0 9 0 1 10 1 0 11 3751 1 12 750（2） 高速暫存存儲器高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如下圖所示。當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1 個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖所示。對應(yīng)的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值。溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8 位 CRCLSB DS18B20 存儲器映像圖 MSB溫度值格式圖 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)表：23 22 21 20 21 22 23 24MSB LSBS S S S S 26 25 24典型對應(yīng)的溫度值表:溫度/℃ 二進制表示 十六進制表示+125 +++000000111 1101000000000001 1001000100000000 1010001000000000 0000100000000000 0000000011111111 1111100007D0H0191H00A2H0008H0000HFFF8H5511111111 0101111011111110 0110111111111100 10010000FF5EHFE6FHFC90HDS18B20 最大的特點是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 均由同一條線來完成。硬件連接電路如下圖：AT89C51DS18B201DS18B202DS18B203DS18B2020VCC=5V1—WIRE本系統(tǒng)為多點溫度測試。DS18B20 采用外部供電方式，理論上可以在一根數(shù)據(jù)總線上掛 256 個 DS18B20，但時間應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，如果掛接 25 個以上的 DS18B20 仍舊有可能產(chǎn)生功耗問題。另外單總線長度也不宜超過 80M，否則也會影響到數(shù)據(jù)的傳輸。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機的多個 I/O 來驅(qū)動多路 DS18B20。在實際應(yīng)用中還可以使用一個 MOSFET 將 I/O 口線直接和電源相連，起到上拉的作用。對 DS18B20 的設(shè)計，需要注意以下問題（1）對硬件結(jié)構(gòu)簡單的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 進行操作，需要用較為復(fù)雜的程序完成。編制程序時必須嚴格按芯片數(shù)據(jù)手冊提供的有關(guān)操作順序進行，讀、寫時間片程序要嚴格按要求編寫。尤其在使用DS18B20 的高測溫分辨力時，對時序及電氣特性參數(shù)要求更高。（2）有多個測溫點時，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實現(xiàn)傳感器出錯自動指示，進行自動DS18B20 序列號和自動排序，以減少調(diào)試和維護工作量。（3）測溫電纜線建議采用屏蔽4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。DS18B20 在三線制應(yīng)用時，應(yīng)將其三線焊接牢固；在兩線應(yīng)用時，應(yīng)將VCC與GND接在一起，焊接牢固。若VCC脫開未接，傳感器只送 ℃的溫度值。（4）實際應(yīng)用時，要注意單線的驅(qū)動能力，不能掛接過多的DS18B20，同時還應(yīng)注意最遠接線距離。另外還應(yīng)根據(jù)實際情況選擇其接線拓撲結(jié)構(gòu)。167。 串口通訊電路AT89C51 有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232 電平的，而單片機的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232 進行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。具體電路如下：C25C2+4R2O9 T2IN10T1O 14R1IN13C13C1+1GND 15VS 6R2IN 8T2O 7T1IN11 R1O12VS+ 2VCC 16U18MAX232VCCC321u/25VC331u/25VC341u/25VC351u/25VC361u/25V162738495J15DB9RXDTXD我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的 9 針串口只連接其中的 3 根線：第5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3 腳的 TXD。這是最簡單的連接方法，但是對本設(shè)計來說已經(jīng)足夠使用了，電路如上圖所示。通信線采用交叉接法，即兩者信號線對應(yīng)成為 R—T，T—R。 具體連接電路如下:162738495J1DB9 AT89C51162738495J2DB9 PCRXD RXDTXD TXD167。 整體電路 見附件二（電路原理圖）第四章軟件設(shè)計167。 概述 整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序） ，它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序） ，它是用來完成各種實質(zhì)性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。167。 主程序方案主程序調(diào)用了 4 個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度測試程序、中斷控制程序、單片機與 PC 機串口通訊程序。鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及相關(guān)處理。溫度測試程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進行處理，進行判斷和顯示。數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。中斷控制程序：實現(xiàn)循環(huán)顯示功能。串口通訊程序：實現(xiàn) PC 機與單片機通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給 PC 機。將各個功能程序以子程序的形式寫好，當寫主程序的時候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和 I/O 沖突即可。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。因為跳轉(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無論是修改還是維護都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個好處那就是以后寫程序的時候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個單元功能模塊。程 序 結(jié) 構(gòu)LED顯 示數(shù) 碼 管顯 示 程序 鍵 盤掃 描程 序 中 斷控 制程 序 溫 度 芯 片傳 數(shù) 據(jù) 程 序繼 電 器 控 制 程 序與 當 前 溫 度 相 比 較 程 序串 口 通訊 程 序程 序 結(jié) 構(gòu)顯 示數(shù) 碼 管顯 示 程序 鍵 盤掃 描程 序 中 斷控 制程 序 溫 度 芯 片傳 數(shù) 據(jù) 程 序繼 電 器 控 制 程 序與 當 前 溫 度 相 比 較 程 序串 口 通訊 程 序開 始系 統(tǒng) 初 始 化系 統(tǒng) 硬 件 測 試 程 序串 口 通 訊 子 程 序溫 度 顯 示 子 程 序撥 碼 開 關(guān) 掃 描 子 程 序溫 度 測 試 及 處 理
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