基于單片機的數(shù)字溫度計-在線瀏覽
2024-07-30 08:53本頁面
【正文】 統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應(yīng)用前景。在控制領(lǐng)域里，溫度是一個常見的名詞，然而它所帶來的技術(shù)問題和所起的作用卻是 非同一般的。例如陶瓷的燒烤，只有控制住溫度的適度，才能制作出一件完美的藝術(shù)品，否則只是一件廢品；還有如釀酒的過程，也需要對溫度進行控制。 溫度是一個十分重要的物理量，對它的測量與控制有十分重要的意義。在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。在冶金、鋼鐵、石化 、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎 80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。 測量溫度的基本方法是使用溫度計直接讀取溫度。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過讀取刻度值的多少來測量溫度。利用單片機和溫度傳感器構(gòu)成的電子式智能溫度計精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便得到了廣泛的應(yīng)用。 本課題就是一個對溫度進行檢測，采集和 顯示 的溫度檢測系統(tǒng) 。由于本人所學(xué)知識有限，設(shè)計過程中 難 免 會 出現(xiàn)錯誤，還請各位老師指正。 初步確定設(shè)計系統(tǒng)由單片機主控模塊、測溫模塊、顯示模塊、報警模塊共 4個模塊組成，電路系統(tǒng)框圖如圖 。 AT89S52是一個低功耗、高性能 CMOS 8位的單片機，片內(nèi)含 8k Bytes ISP的可反復(fù)擦寫 1000次的 Flash只讀程序存儲器，兼容標(biāo)準 MCS51指令系統(tǒng)及 80C51引腳結(jié)構(gòu)，功能強大的 AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 測溫電路可以使用熱敏電阻之類的器件，利用其感溫效應(yīng)，將被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)處理。 如果采用溫度傳感器 DS18B20 可以 減少外部硬件電路， 而且可以很容易直接讀取被測溫度值，進而轉(zhuǎn)換， 還可以在高溫報警 ，且成本低、易使用，可以很好的滿足設(shè)計要求。 溫度的顯示可以采用 LED 數(shù)碼管 來顯示， LED 亮度高、醒目，但是電路復(fù)雜，占用資源多且信息量小。故本設(shè)計采用 LCD 來顯示溫度。 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8位 單片機 ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司 的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash 存儲單元， AT89C52 單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 功能包括對會聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制， 會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU通信等。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR輸入端， 10 腳和 11 腳 定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。 DS18B20 的性能特點如下： ① 獨特的單線接口僅 需要一個端口引腳進行通信； ② 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； ③ 無須外部器件； ④ 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； ⑤ 零待機功耗； ⑥ 溫度以９或１２位數(shù)字； ⑦ 用戶可定義報警設(shè)置； ⑧ 報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； ⑨ 負電壓特性，電極接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀， 只是 不能正常工作 。 DS18B20 的管腳排列、各種封裝形式如圖 所示， DQ 為 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。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 ；VDD 為 可選擇的 VDD 引腳。 綜合實訓(xùn) 論文 第 8 頁 共 23 頁 8 圖 外部封裝形式 圖 DS18B20 的電路 DS18B20 采用 3腳 PR－ 35封裝或 8腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 34所示。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 9 字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖 38所示。第 5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。該字節(jié)各位的定義如圖38 所示。 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的 溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，溫度轉(zhuǎn)換時的 最大 延時為 750ms。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃ 所對應(yīng)的一個基數(shù)值。圖中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值。 圖 DS18B20 外部電路圖 顯示及報警模塊選擇 在本設(shè)計中溫度測量范圍為 0℃～＋ 125℃，精度為177。 4 硬件電路的總體設(shè)計 溫度計電路設(shè)計原理圖如圖 ,控制器使用單片機 AT89C2052,溫度計傳感器使用 DS18B20,用液晶實現(xiàn)溫度顯示。首先，由 DS18820溫度傳感器芯片測量當(dāng)前的溫度，并將結(jié)果送入單片機。最后， SMC1602A芯片將送來的值顯示于顯示屏上 。其中， DSI8B20溫度傳感器芯片采用 “ 一線制 ”與單片機相連，它獨立地完成溫度測量以及將溫度測量結(jié)果送到單片機的工作。 綜合實訓(xùn) 論文 第 12 頁 共 23 頁 12 主程序的主要功能是負責(zé)溫度的實時顯示、讀出 并處理 DS18B20 的測量溫度值。 圖 DS18B20 溫度計主程序流程圖 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9字節(jié)。 圖 讀出溫度子程序流程圖 綜合實訓(xùn) 論文 第 13 頁 共 23 頁 13 計算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進 行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正 負的判定。本次設(shè)計系統(tǒng)的調(diào)試以程序的調(diào)試為主。 綜合實訓(xùn) 論文 第 15 頁 共 23 頁 15 系統(tǒng)調(diào)試 軟硬件分別調(diào)
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