數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-07 10:16本頁面
【正文】 85℃，測(cè)量精度為177。該設(shè)計(jì)控制器使用單片AT89C2051，測(cè)溫傳感器使用DS18B20，用4位共陽極LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度顯示，能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開溫度。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行；煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。因此，各行各業(yè)對(duì)溫度控制的要求都越來越高。單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測(cè)和溫度控制。溫度測(cè)量在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)溫度測(cè)量的應(yīng)用范圍愈來愈廣。本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用，該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī)AT89C2051，測(cè)溫傳感器使用DS18B20，用4位共陽極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。通過本次設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，可以使我們?cè)诨舅悸泛突痉椒ㄉ蠈?duì)基于MCS51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)比較感性的認(rèn)識(shí)，并具備一定程度的設(shè)計(jì)能力。 顯示部分設(shè)計(jì)方案 顯示部分采用數(shù)碼管直讀顯示，此方案的最大優(yōu)點(diǎn)就是成本較低，缺點(diǎn)是電路相對(duì)復(fù)雜，需要驅(qū)動(dòng)電路，在軟件上也需要做出處理。 總體設(shè)計(jì)框圖整個(gè)系統(tǒng)由測(cè)溫電路、主控制器、驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼管四個(gè)模塊組成。本設(shè)計(jì)采用AT89C2051為控制器、DS18B20為溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路以及LED數(shù)碼顯示管。AT89C2051片內(nèi)含有2K字節(jié)的Flash程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的片內(nèi)RAM。AT89C2051不允許構(gòu)造外部總線來擴(kuò)充程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所以它不需要ALE、PSEN、RA、WR一類的引腳。引腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下：圖21 2051單片機(jī)引腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 AT89C2051功能及特性P1口共8腳，準(zhǔn)雙向端口。在引腳的驅(qū)動(dòng)能力上面，89C2051具有很強(qiáng)的下拉能力，P1,P3口的下拉能力均可達(dá)到20mA。為了增加對(duì)模擬量的輸入功能，AT89C2051在內(nèi)部構(gòu)造了一個(gè)模擬信號(hào)比較器，對(duì)于一些不大復(fù)雜的控制電路我們就可以增加少量元件來實(shí)現(xiàn)。工作于12Hz時(shí)，空閑態(tài)為1mA,掉電態(tài)僅為20nA。AT89C2051片內(nèi)含有2k字節(jié)的Flash程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的片內(nèi)RAM。相比之下，因?yàn)槠鋬?nèi)部的RAM是動(dòng)態(tài)刷新的。 單片機(jī)模塊功能該模塊由以下幾個(gè)部分組成：：為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。5%，即 ～。 圖21 復(fù)位電路目前為止，單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：(1) 微分型復(fù)位電路；(2) 積分型復(fù)位電路；(3) 比較器型復(fù)位電路；(4) 看門狗型復(fù)位電路。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。 一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請(qǐng)注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個(gè)不能忽略。 DS18B20的性能特點(diǎn)如下：；，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；；，~；；；；（溫度報(bào)警條件）的器件；，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。溫度報(bào)警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器。第5個(gè)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。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶要去改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。DS18B20與單片機(jī)的接口電路如圖24圖24 DS18B20與單片機(jī)的接口電路當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10us。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。圖26 DS18B20讀時(shí)序DS18B20的寫時(shí)序?qū)τ贒S18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程。圖27 DS18B20寫時(shí)序 顯示部分電路設(shè)計(jì)LED數(shù)碼管是一種常見的顯示數(shù)字量的元器件，其有兩種連接方式，即共陰極連接、共陽極連接。另外在焊接的過程中比較簡單，出現(xiàn)的誤差幾率較小。主要用于數(shù)碼管功率驅(qū)動(dòng)。當(dāng)1/OE和2/OE都為低電平時(shí)，
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