基于at89c2051單片機(jī)ds18b20電子溫度計(jì)溫度控制系統(tǒng)-在線(xiàn)瀏覽
2025-02-09 09:37本頁(yè)面
【正文】 ～ 125℃。 方案一：方案一：考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以使用熱敏電阻之類(lèi)的器件利用其感溫效應(yīng)，感溫電路比較麻煩，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，才可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。單片機(jī) AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿(mǎn)足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用了方案二。 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖 1 所示，控制器采用單片機(jī) AT89C51，溫度傳感器采用 DS18B20，用 4 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。如圖 所示。 GND：接地。當(dāng) P1口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外 部必須被拉高。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故 。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， 地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。在由外部程序存儲(chǔ) 器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 * 測(cè)溫范圍 － 55～＋ 125，固有測(cè)溫分辨率 。 * 工作電源 :? 3~5V/DC * 測(cè)量結(jié)果以 9 位數(shù)字量方式串行傳送。 ?*? 汽車(chē)空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的 溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 8 字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖 所示。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。該字節(jié)各位的定義如圖 所示。 由表 可見(jiàn)， DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。 表 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 /MS 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)可以通過(guò)單線(xiàn)接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以℃／ LSB 式表示。表 2 是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。若 T＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令做出響應(yīng)。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（ CRC）。 另外，由于 DS18B20 單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。操作協(xié)議為：初使化 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)。初始化過(guò)程是主機(jī)通過(guò)向作為從機(jī)的 DS18B20 芯片發(fā)一個(gè)有時(shí)間寬度要求的初始化脈沖實(shí)現(xiàn)的。 2 ROM 操作命令 總線(xiàn)主機(jī)檢測(cè)到 DS18B20 的存在 便可以發(fā)出 ROM 操作命令之一 這些命令表 ： 表 ROM 操作命令 指 令 代 碼 Read ROM 讀 ROM [33H] Match ROM 匹配 ROM [55H] Skip ROM 跳過(guò) ROM] [CCH] Search ROM 搜索 ROM [F0H] Alarm search 告警搜索 [ECH] 存儲(chǔ)器操作 命令如表 ： 表 存儲(chǔ)器操作命令 指令 代碼 Write Scratchpad 寫(xiě)暫存存儲(chǔ)器 [4EH] Read Scratchpad 讀暫存存儲(chǔ)器 [BEH] Copy Scratchpad 復(fù) 制 暫 存 存 儲(chǔ) 器 [48H] Convert Temperature 溫度變換 [44H] Recall EPROM 重新 調(diào)出 [B8H] Read Power supply 讀電源 [B4H] 4 時(shí)序 主機(jī)使用時(shí)間隙 time slots 來(lái)讀寫(xiě) DS18B20 的數(shù)據(jù)位和寫(xiě)命令字的位 ①初始化 圖 初始化時(shí)序 時(shí)序見(jiàn)圖 ，主機(jī)總線(xiàn) to 時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖 最短為 480us 的低電平信號(hào) ，接著在 tl 時(shí)刻釋放總線(xiàn)并進(jìn)入接收狀態(tài)。如圖中虛線(xiàn)所示： ②寫(xiě)時(shí)間隙 寫(xiě) 0 時(shí)序 寫(xiě) 1 時(shí)序 當(dāng)主機(jī)總線(xiàn) t o 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，就產(chǎn)生寫(xiě)時(shí)間 .。若低電平，寫(xiě)入的位是 0。連續(xù)寫(xiě) 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。之后在 t1 時(shí)刻將總線(xiàn)拉高，產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在 t1 時(shí)刻后 t 2 時(shí)刻前有效， t 2 距 to 為 15us。 圖 讀時(shí)序 DSl820 多路測(cè)量簡(jiǎn)介 圖 DSl820 原理框圖 每一片 DSl820 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列號(hào)，出廠前已寫(xiě)入片內(nèi)ROM 中，主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須逐一接入 DS18B20 用讀 ROM 33H 命令將該DS18B20 的序列號(hào)讀出并登錄。之后的操作就是針對(duì)該 DS18B20 的。 圖 中先有跳過(guò) ROM，即是啟動(dòng)所有 DS18B20 進(jìn)行溫度變換，之后通過(guò)匹配 ROM 再逐一地讀回每個(gè) DS18B20 的溫度數(shù)據(jù)。這種方式使其 T 值往往小于傳統(tǒng)方式。顯然通道數(shù)越多，這種省時(shí)效應(yīng)就越明顯。在使用 PL/M、 C 等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)
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