基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-16 02:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10I C 1A T 8 9C 5 1R21 0KR31 0KR41 0KV C CP 1. 0Y1C13 3P FC23 3P FV C CF U Z A 1B E L LabfcgdeDPY109 7 5 4 2 1a b c d e f g6dpdpcom3com8D P 1abfcgdeDPY109 7 5 4 2 1a b c d e f g6dpdpcom3com8D P 2abfcgdeDPY109 7 5 4 2 1a b c d e f g6dpdpcom3com8D P 3L1L2K1K2K3A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9I C 37 4L S 16 4V C C1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 1A1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77I C 57 4L S 13 8V C CR51KV C C+ C31 0U 基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 R1VC C 3DQ 2GND 1IC2DS18B 20VC CI C 4M O C 3041V C CF U Z A 11 2JPA C 220VR627R7330R839Q2C6RL BELLBELLQ1VC C 圖 2 基本硬件電路圖 功能模塊 根據(jù)上面對(duì)工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個(gè)功能模塊： (1) 鍵盤管理：監(jiān)測(cè)鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置 ，啟動(dòng)系統(tǒng)工作。 (2) 顯示：顯示設(shè)置溫度及當(dāng)前溫度。 (3) 溫度檢測(cè)及溫度值變換：完成 A/D 轉(zhuǎn)換及數(shù)字濾波。 (4) 溫度控制：根據(jù)檢測(cè)到的溫度控制電爐工作。 (5) 報(bào)警：當(dāng)預(yù)置溫度或當(dāng)前爐溫越限時(shí)報(bào)警。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) DS18B20 測(cè)溫電路 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 Dallas 公司生產(chǎn)的 1－ Wire 器件 ， 即單總線器件。與傳統(tǒng)的熱敏電阻有所不同， DS18B20 可直接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)，以供單片機(jī)處理，具有連線簡(jiǎn)單、微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、精度高等特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有電路簡(jiǎn)單，在一根通信線上可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 目前已被眾多行業(yè)進(jìn)行廣泛的運(yùn)用（鍋爐、溫控表糧庫(kù)、冷庫(kù)、基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)控、儀器儀表溫度監(jiān)控、農(nóng)業(yè)大棚溫度監(jiān)控等）。 通過(guò)編程， DS18B20 可以實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的溫度讀數(shù)。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入DS18B20或從 DS18B20送出，因此從微處理器到 DS18B20僅需連接一條信號(hào)線和地線。讀 、 寫和執(zhí)行溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要 外部電源。 每片 DS18B20 在出廠時(shí)都設(shè)有唯一的產(chǎn)品序列號(hào)，因此多個(gè) DS18B20 可以掛接于同一條單線總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度傳感器，特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)。 DS18B20 的特點(diǎn)介紹 （ 1）獨(dú)特的單線接口方式，與單片機(jī)通信只需一個(gè)引腳， DS18B20 與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 （ 2）在使用中不需要任何外圍元件。 （ 3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： +～ + V。 （ 4）測(cè)溫范圍為 55 ～ +125 ℃。在 10～ +85℃范圍內(nèi)誤差為 ℃。 （ 5）通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn) 9～ 12位的數(shù)字讀數(shù)方式。 （ 6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。 （ 7）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，通過(guò)識(shí)別芯片各自唯一的產(chǎn)品序列號(hào)從而實(shí)現(xiàn)單線多掛接，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的線上，簡(jiǎn)化了分布式溫度檢測(cè)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。 （ 8）負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 （ 9）告警尋找命令可以識(shí)別和尋址那些溫度超出預(yù)設(shè)告警界限的器件。 單線（ 1wire）技術(shù) 目前常用的微機(jī)和外 設(shè)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€有 I2C總線、 SPI總線等，其中，I2C 總線采用同步串行兩線（一根時(shí)鐘線、一根數(shù)據(jù)線）方式，而 SPI 總線采用同步串行三線（一根時(shí)鐘線、一根輸入線和一根數(shù)據(jù)出線）方式。這兩種總線需要至少兩根或兩根以上的信號(hào)線。美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司推出了一項(xiàng)特有的單線（ 1wire）技術(shù)。該技術(shù)與上述總線不同，它采用單根信號(hào)線，即可傳輸時(shí)鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單線技術(shù)具有線路簡(jiǎn)單、硬件開(kāi)銷少、成本低廉、便于擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。 單線技術(shù)適用于單主機(jī)系統(tǒng)，單主機(jī)能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備 。主機(jī)可以是微控制器，從機(jī)可以是單線器件，它們之間的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。主機(jī)或從機(jī)通過(guò)一個(gè)漏極開(kāi)路或三態(tài)端口連至數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能夠釋放該線，而讓其他設(shè)備使用。單線通常要外接一個(gè)約 5KΩ的上拉電阻，這樣，當(dāng)該線閑置時(shí)，其狀態(tài)為高電平。 主機(jī)和從機(jī)之間的通信主要分 3個(gè)步驟：初始化單線器件、識(shí)別單線器件和單線基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 數(shù)據(jù)傳輸。由于只有一根線通信，所以它們必須是嚴(yán)格的主從結(jié)構(gòu)，只有主機(jī)呼叫從機(jī)時(shí)，從機(jī)才能應(yīng)答，主機(jī)訪問(wèn)每個(gè)單線器件必須嚴(yán)格遵循單線命令序列，即遵守上述 3 個(gè)步驟的順序。如果命令序列混 亂，單線器件將不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。 所有的單線器件都要遵循嚴(yán)格的協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 1wire 協(xié)議由復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1這幾種信號(hào)類型組成。這些信號(hào)中，除了應(yīng)答脈沖，其他均由主機(jī)發(fā)起，并且所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的地位在前。 DS18B20 的引腳及功能介紹 DS18B20 的外形及 TO－ 92 封裝引腳排列見(jiàn)左圖，其引腳功能描述見(jiàn)表 1，實(shí)測(cè)溫度和數(shù)字輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表 2. 表 1 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述 表 2 溫度值分辨率配置表 溫度 數(shù)字輸出（二進(jìn)制） 數(shù)字輸出（十六進(jìn)制） +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2h +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 000H 序號(hào) 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。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。 3 VDD 可選擇的 VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 ℃ 1111 1111 1111 0000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH ℃ 1111 1110 0110 1111 FF6FH 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議 方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89S51 單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20 芯片的訪問(wèn)。 由于 DS18B20 是在一根 I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，
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