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基于單片機的簡易數(shù)字溫度計的設計-文庫吧資料

2024-10-28 15:22本頁面
  

【正文】 專用鎖存器,輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖,增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性;第二種情況是 89C52 帶片外存儲器, 在 CPU 訪問片外存儲器時先傳送片外存儲器的低 8位地址,然后傳送 CPU 對片外存儲器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 STC8952RC 采用 PDIP 和 LQFP 封裝形式,引腳配置如圖 5 所示 [7]。 STC8952RC 各引腳功能 STC8952RC 提供以下標準功能: 8KB 的 Flash 閃速存儲器, 512B 內部 RAM,32 個 I/O 口線,兩個 16位定時 /計數(shù)器,一個 5 向量兩級中斷結構,一個全雙工串行通信口,片內震蕩器及時鐘電路,同時, STC8952RC1 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 基于單片機的簡易 數(shù)字溫度計 設計 14 7. ISP(在系統(tǒng)可編程) /IAP(在應用可編程),無需專用 編程器 ,無 需專用 仿真器 ,可通過串口( RxD/,TxD/)直接下載用戶程 序,數(shù)秒即可完成一片 8. 具有 EEPROM 功能 9. 具有 看門狗 功能 10. 共 3 個 16 位 定時器 /計數(shù)器。最高運作頻率 35MHz, 6T/12T 可選。空閑模式下, CPU 停止工作,允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 具有以下標準功能: 8k 字節(jié) Flash, 512 字節(jié) RAM, 32 位 I/O 口線, 看門狗定時器 ,內置 4KB EEPROM, MAX810 復位電路, 3 個 16 位 定時器 /計數(shù)器,一個 6 向量 2 級中斷結構,全雙工 串行口 。 基于單片機的簡易 數(shù)字溫度計 設計 12 (2)發(fā)送一條 ROM 指令 (3) 發(fā)送存儲器指令 單片機系統(tǒng) STC89C52RC 性能 STC89C52RC 是 我國宏晶 公司生產(chǎn)的低電壓, 高性能 CMOS8 位微控制器,具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 。根據(jù) DS18B20 的協(xié)議規(guī)定,微控制器控制 DS18B20 完成溫度的轉換必須經(jīng)過以下 4 個步驟 : (1)每次讀寫前對 DS18B20 進行復位初始化。完成一 個讀時序過程,至少需要 60us才能完成 DS18B20 和單片機的單線通信 DS18B20 單線通信 功能是分時完成的,他有嚴格的時隙概念,如果出現(xiàn)序列混亂, 1WIRE 器件將不響應主機,因此讀寫時序很重要。主機在一開始拉低總線 1 微秒后釋放總線,然后在包括前面的拉低總線電平 1 微秒在內的 15微秒時間內完成對總線進行采樣檢測,采樣期內總線為低電平則確認為 0。 DS18B20 在檢測到總線被拉低 1微秒后,便開始送出數(shù)據(jù),若是要送出 0 就把總線拉為低電平直到讀周期結束。而做為從機的 DS18B20則在檢測到總線被拉底后等待 15 微秒然后從 15us 到 45us 開始對總線采樣,在采樣期內總線為高電平則為 1,若采樣期內總 線為低電平則為 0 讀操作 對于讀數(shù)據(jù)操作時序也分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程。隨后若主機想寫 0,則繼續(xù)拉低電平最少 60 微秒直至寫周期結束,然后釋放總線為高電平。 寫周期最少為 60 微秒,最長不超過 120 微秒。 寫操作 接下來就是主機發(fā)出各種操作命令,但各種操作命令都是向 DS18B20 寫 0 和寫 1組成的命令字節(jié),接收數(shù) 據(jù)時也是從 DS18B20 讀取 0 或 1 的過程。 做為從器件的 DS18B20 在一上電后就一直在檢測總線上是否有 480- 960微秒的低電平出現(xiàn),如果有,在總線轉為高電平后等待 15- 60微秒后將總線電平拉低60- 240 微秒做出響應存在脈沖,告訴主機本器件已做好準備。 其工作時序包括: 初始化時序 寫時序 讀時序 基于單片機的簡易 數(shù)字溫度計 設計 10 初始化時序 主機首先發(fā)出一個 480- 960 微秒的低電平脈沖,然后釋放總 線變?yōu)楦唠娖?,并在隨 后的 480 微秒時間內對總線進行檢測,如果有低電平出現(xiàn)說明總線上有器件已做出應答。由于每一個 DS18B20 的 ROM 數(shù)據(jù)都各不相同,因此微控制器就可以通過單總線對多個 DS18B20 進行尋址,從而實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的 其內部結構如圖 4 所示。 光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的,它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 R1 和 R0用來設置分辨率,如下圖所示:( DS18B20 出廠時被設置為 12 位) DS18B20 的工作方式 1 寄生電源工作方式 (電源從 IO 口上獲得) 注意:當溫度高于 100℃ 時,不能使用寄生電源,因為此時器件中較大的漏電流會使總線不能可靠檢測高低電平,從而導致數(shù)據(jù)傳輸誤碼率的增大。 基于單片機的簡易 數(shù)字溫度計 設計 5 基于單片機的簡易 數(shù)字溫度計 設計 6 圖 3 DS18B20 引腳圖 下面說明各個引腳功能 : DS18B20 的管腳排列 1. GND 為電源 地; 2. DQ 為數(shù)字信號輸入/輸出端; 3. VDD 為外接供電電源輸入端 (在寄生電源接線方式時接地 表 1 配置寄存器與分辨率關系表 基于單片機的簡易 數(shù)字溫度計 設計 7 其中配置寄存器的格式如下: 低五位一直都是 1, TM 是測 試模式位,用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。 DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟、可選更小的封裝方式,更寬的電壓適用范圍,適合于構建自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng),因此也就被設計者們所青睞。 ( 7 ) 負壓特性 電源極性接反時,溫度計不會因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。因此,當數(shù)據(jù)線上的時序滿足一定的要求時,可以不接外部電源,從而 使系統(tǒng)結構更趨簡單,可靠性更高。 ( 4 )持多點組網(wǎng)功能 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的單線上,實現(xiàn)多點測溫。 C 。C 范圍內,精度為 177。 單總線具有經(jīng)濟性好,抗干擾能力強,適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量,使用方便等優(yōu)點,使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡,為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。 單總線具有經(jīng)濟性好 ,抗干擾能力強,適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量,使用方便等優(yōu)點,使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡,為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念 。與 有煤油溫度計、 酒精溫度計 、 水銀溫度計 、 氣體溫度計 的轉換速度更快,而且精度更高,比如 LM3 DS18B20 等,它們 具有驅動電路簡單,精度高轉換速度快 等 特點 ,它們可以與單片機系統(tǒng)連接, 直接 將數(shù)字量送到單片機進行分析和顯示。 圖 1 數(shù)字 溫度計 系統(tǒng)硬件設計框圖 時鐘電路 復位電路 溫度采集 電路 被 測量 溫度 輸入 顯示系統(tǒng) STC89C52 P3 P2 P0 基于單片機的簡易 數(shù)字溫度計 設計 3 3 硬件電路設計 溫度采集 模塊 溫度是現(xiàn)實世界中的 模擬量,能把 溫度這個 模擬量轉化成數(shù)字量的器件稱為溫度采集模塊(溫度傳感器 ) 溫度采集模塊 是 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關鍵接口電路, 根據(jù)所用測溫物質的不同和測溫范圍的不同,有煤油溫度計、 酒精溫度計 、 水銀溫度計 、 氣體溫度計 、電阻溫度計、 溫差電偶溫度計 、輻射溫度計和光測溫度計、雙金屬溫度計 等等。 溫度采集 電路, STC89C52RC 單片機系統(tǒng), LED數(shù)碼管 顯示系統(tǒng)、時鐘電路、復位電路以及 被 測量 溫度輸入 。 ⑷ LED 數(shù)碼的段碼輸入 ,由并行端口 P0 產(chǎn)生:位碼輸入,用并行端口 P2 低四位產(chǎn)生。 ⑵ 溫度采集 采用 DS18B20 實現(xiàn),與單片機的接口為 P3^3 引腳。 ⑷盡量使用較少的元器件 ,達到所要的目的 。 ⑵采用 單總線 輸入,能夠測量 55~125℃ 值。其中, 溫度采集 采用 DS18B20 對輸入的模擬信號進行轉換,控制核心 STC89C52RC 再對轉換的結果進行運算處理,最后驅動輸出裝置 數(shù)碼管 顯示數(shù)字 溫度 信號 [11]。 目前, 數(shù)字溫度計 的內部核心部件是 溫度傳感器 ,轉換的精度很大程度上影響著數(shù)字 溫度計 的 精 度,因而,以后 數(shù)字溫度計 的發(fā)展就著眼在高精度和低成本這兩個方面 [3]。 最近的幾十年來,隨著半導體技術、集成電路( IC)和微處理器技術的發(fā)展,數(shù)字電路和數(shù)字化測量技術也有了巨大的進步,從而促使了 數(shù)字溫度計 的快速發(fā)展,并不斷出現(xiàn)新的類型 [4]。以 數(shù)字 溫度計 為核心,可以擴展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表。采用單片機的數(shù)字 溫度計,將連續(xù)的模擬量如溫度 轉換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示,從而精度高、抗干擾能力強,可擴展性強、集成方便,還可與 PC 實時通信。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準確方便、精度高、誤差小、測量速度快等特而得到廣泛應用 [1]。而且隨著生活質量的提高,特別是在科技領域的特殊環(huán)境更是經(jīng)常需要測量高精度的溫度,所以 數(shù)字溫度計 就成為一種必不可少的測量儀器 。 AT89C51。 Digital thermometer。 關鍵詞 單片機; 數(shù)字溫度計 ;溫度傳感器; STC89C52RC; DS18B20 基于單片機的簡易 數(shù)字溫度計 設計 III Based on single chip simple digital thermometer design ZhangXun Abstract This paper introduces a kind of based on single chip simple digital thermometer design. This design mainly consists of three modules: temperature acquisition module, data processing module and display module. Temperature acquisition is mainl
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