多地溫度采集器的設(shè)計(jì)研究與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文-展示頁(yè)
2025-06-27 12:54本頁(yè)面
【正文】 命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。由于我的設(shè)計(jì)中使用的這種類型的溫度傳感器通信是分時(shí)段完成的，而且嚴(yán)格遵守時(shí)間概念的。它工作步驟為：當(dāng)主機(jī)發(fā)出一個(gè)脈沖后，等到0電平大于104μs后， 將DS18B20復(fù)位， DS18B20的響應(yīng)脈沖讓主機(jī)接收后，主機(jī)再次讀出ROM的命令代碼33H，之后發(fā)出一個(gè)脈沖104μs，并接著讀取DS18B20的一位序列號(hào)。當(dāng)在智能溫度傳感器在線時(shí)已經(jīng)讀出了很多個(gè)管理寄存器的代碼，而且是經(jīng)過(guò)交直流的轉(zhuǎn)換的；并且當(dāng) 單片機(jī)的內(nèi)部的E2PROM中建立了測(cè)量位置點(diǎn)與傳感器64位ROM代碼之間的關(guān)系表，所以作出對(duì)多個(gè)溫度的巡回測(cè)量流程圖。 報(bào)警電路 綜合功能設(shè)計(jì)圖4 多路溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 主程序流程設(shè)計(jì) 主程序框圖在系統(tǒng)開(kāi)始初始化后，檢查鍵盤是否有鍵按下，后開(kāi)始采集溫度；當(dāng)單片機(jī)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字值送至顯示器顯示，檢查是否一地或多地，單地直接過(guò)溫度報(bào)警；多地則循環(huán)顯示并過(guò)溫報(bào)警。此次設(shè)計(jì)采用了蜂鳴器作為報(bào)警器。SW1～SW4通道0～通道3報(bào)警， XUNJIAN為巡檢鍵,關(guān)閉進(jìn)入巡檢模式。這三個(gè)部分相輔相成，使顯示電路穩(wěn)定運(yùn)作起來(lái)。所以綜上所述，結(jié)合動(dòng)態(tài)與靜態(tài)顯示的有缺點(diǎn)，我選擇了動(dòng)態(tài)顯示方式。在輪流顯示過(guò)程中，我設(shè)定的數(shù)碼管點(diǎn)亮?xí)r間要盡可能短些，在本設(shè)計(jì)中我設(shè)置的范圍是1~2ms，因?yàn)檫@是利用的人類的視覺(jué)效果來(lái)設(shè)定的，也就是我們所說(shuō)的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上數(shù)碼管沒(méi)有同時(shí)亮起，不過(guò)它的掃描速度很快，然后我們眼中就會(huì)顯示一個(gè)固定的溫度值，這就是靜態(tài)實(shí)際顯示效果，不過(guò)動(dòng)態(tài)與靜態(tài)幾乎是不一樣的。不過(guò)有優(yōu)點(diǎn)就有缺點(diǎn)，不僅成本有點(diǎn)高，需要的輸入輸出接口線比較多，線路也會(huì)比較復(fù)雜。下面我就簡(jiǎn)單的介紹一下這兩個(gè)顯示方式，靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示一個(gè)溫度值的時(shí)候，和它相對(duì)的二極管保持導(dǎo)通或者截止，一直保持這個(gè)狀態(tài)到顯示器上顯示的溫度值變成下一個(gè)溫度值，這就是靜態(tài)溫度顯示。而在驅(qū)動(dòng)方面的選擇，我使用的是三極管驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樗鄬?duì)于其它驅(qū)動(dòng)還是比較簡(jiǎn)單而且實(shí)用的，而這種驅(qū)動(dòng)是共陰極驅(qū)動(dòng)的。（3）命令按鍵5個(gè)：通道0～通道3按鍵，XUNJIAN巡檢鍵。系統(tǒng)中我設(shè)置了監(jiān)測(cè)溫度范圍，當(dāng)周圍環(huán)境溫度比所設(shè)置的溫度高或者低時(shí)，報(bào)警器就會(huì)工作。4路溫度的檢測(cè)可以由4個(gè)DS18B20來(lái)完成。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)。圖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，它的輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。計(jì)數(shù)器1對(duì)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)計(jì)數(shù)器到達(dá)0之前，門電路還沒(méi)關(guān)閉，溫度寄存器的值將隨之增加，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，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)，依次循環(huán)到計(jì)數(shù)器之計(jì)數(shù)直到回零。但是當(dāng)溫度達(dá)到某一已設(shè)置好的高溫時(shí)，高溫振蕩器的脈沖信號(hào)就無(wú)法通過(guò)門電路了。DS18B20的測(cè)溫原理：圖中低溫振蕩頻率受溫度的影響比較小，它用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，數(shù)據(jù)線必須被拉至邏輯低電平且至少60μs，保證DS18B20能在15μs到45μs之間能正確采樣I/O總線上的“0”電平，當(dāng)寫1時(shí)序時(shí)，數(shù)據(jù)線必須被拉至邏輯低電平后，然后就被釋放，使數(shù)據(jù)線在寫時(shí)序開(kāi)始之后的15μs之內(nèi)拉至高電平。 DS18B20的讀時(shí)序DS18B20寫時(shí)序，對(duì)于DS18B20寫時(shí)序仍分寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。DS18B20的復(fù)位時(shí)序：數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。待得數(shù)據(jù)讀完，輸入/輸出端的復(fù)位：從低電平恢復(fù)到高電平，這一電平轉(zhuǎn)化的實(shí)現(xiàn)需要依靠電路中上拉電阻。如果DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)有效，那么此輸出數(shù)據(jù)一定是在讀時(shí)序的下降沿后，這段有效的時(shí)間為下降沿的后15μs。 由于DS18B20的數(shù)據(jù)讀寫操作是在一根I/O線上完成，那么讀時(shí)序只能有主機(jī)來(lái)完成 主。DS18B20的工作時(shí)序有3個(gè)，分別為一：復(fù)位時(shí)許；二：寫時(shí)序；三：讀時(shí)序。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 。此引腳必須接地前提是工作于寄生電源時(shí)。漏極開(kāi)路輸出，常態(tài)高電平。（1）DS18B20的引腳介紹TO－。在本設(shè)計(jì)中我采用這種傳感器的原因是因?yàn)樗褂闷饋?lái)比較方便而且它可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)采集溫度，它的優(yōu)點(diǎn)不僅如此，而且它功耗小，對(duì)于外界環(huán)境對(duì)它對(duì)的干擾它能有效抵抗。但是電容的充放電特性充電過(guò)程產(chǎn)生的是持續(xù)高電平，一旦電充滿了到了放電狀態(tài)，那么此刻電容產(chǎn)生的不再是持續(xù)高電平而是持續(xù)的低電平。復(fù)位電路要正常復(fù)位之前要給電路先上電，并且復(fù)位電路中由于存在電容RST，通過(guò)這個(gè)電容的充放電特性可以為電路提供一段高電平。： 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)要使系統(tǒng)正常工作的前提是必須讓單片機(jī)復(fù)位，恢復(fù)初態(tài)才可以。不過(guò)電容多多少少都會(huì)受到一些影響，因?yàn)樗呛途w振蕩器頻率息息相關(guān)的，還有就是振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性都會(huì)受其影響。電容主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定作用，電容值可取5~30Pf。AT89C52單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益深度負(fù)反饋放大器，它有XTAL1 、XTAL2兩個(gè)引腳，它們可以來(lái)構(gòu)成自激振蕩電路，其振蕩頻率取決于石英晶體的振蕩頻率。本次設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)因?yàn)樵趩纹瑱C(jī)工作時(shí),需要時(shí)鐘信號(hào)，而產(chǎn)生這種信號(hào)要靠時(shí)鐘電路來(lái)完成。Pin18:時(shí)鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路反向輸出端。Pin39:芯片正電源腳，接+5V的電源。Pin29:PSEN外部程序存儲(chǔ)器ROM的讀選通信號(hào)。其相對(duì)應(yīng)的引腳功能：Pin38Pin32:()Pin1Pin8:()Pin21Pin28:()Pin10Pin17:()。使用內(nèi)部振蕩外接石英晶體；外部振蕩脈沖輸入XTAL2接外部時(shí)鐘脈沖，XTAL1懸空不用。它能實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套,因?yàn)橛?個(gè)中斷源；它可同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)是因?yàn)閮?nèi)部有一個(gè)全雙工異步串行口；另外有片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。AT89S52具有以下幾點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)功能：閃存存儲(chǔ)器有8k字節(jié)，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM共256字節(jié)，人為的指令可以對(duì)它進(jìn)行讀寫，外部可擴(kuò)展64KB；有4個(gè)8位的并行I/O口線，獨(dú)特的看門狗電路，即當(dāng)單片機(jī)發(fā)生死機(jī)時(shí)，能使計(jì)算機(jī)復(fù)位，重新從程序存儲(chǔ)器0000H開(kāi)始執(zhí)行。使用的技術(shù)采用了高密度非易失性的存儲(chǔ)器技術(shù)，在此技術(shù)上生產(chǎn)的產(chǎn)品80S52，該產(chǎn)品的性價(jià)比很高，各個(gè)引腳的操作跟單片機(jī)下達(dá)的指令可以很好的配合。典型產(chǎn)品有AT89S5 AT89S52，本次設(shè)計(jì)的CPU使用了最新研發(fā)的8位單片機(jī)AT89S52。A
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