基于at89c2051單片機ds18b20電子溫度計溫度控制系統(tǒng)-在線瀏覽
2025-02-09 09:37本頁面
【正文】 ～ 125℃。 方案一：方案一：考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)計中，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的器件利用其感溫效應，感溫電路比較麻煩，進行 A/D 轉(zhuǎn)換，才可以滿足設(shè)計要求。單片機 AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(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，電路比較簡單，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。 溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖 1 所示，控制器采用單片機 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)實現(xiàn)溫度顯示。如圖 所示。 GND：接地。當 P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外 部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內(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 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，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，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。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：復位輸入。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時， 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， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， 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，置位無效。在由外部程序存儲 器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 * 測溫范圍 － 55～＋ 125，固有測溫分辨率 。 * 工作電源 :? 3~5V/DC * 測量結(jié)果以 9 位數(shù)字量方式串行傳送。 ?*? 汽車空調(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)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖 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 所示。 由表 可見， DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。 表 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時間表 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 /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 DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以℃／ LSB 式表示。表 2 是一部分溫度值對應的二進制溫度數(shù)據(jù)。若 T＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內(nèi)的報警標志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令做出響應。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（ CRC）。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。操作協(xié)議為：初使化 DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。初始化過程是主機通過向作為從機的 DS18B20 芯片發(fā)一個有時間寬度要求的初始化脈沖實現(xiàn)的。 2 ROM 操作命令 總線主機檢測到 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 ROM] [CCH] Search ROM 搜索 ROM [F0H] Alarm search 告警搜索 [ECH] 存儲器操作 命令如表 ： 表 存儲器操作命令 指令 代碼 Write Scratchpad 寫暫存存儲器 [4EH] Read Scratchpad 讀暫存存儲器 [BEH] Copy Scratchpad 復 制 暫 存 存 儲 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 時序 主機使用時間隙 time slots 來讀寫 DS18B20 的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位 ①初始化 圖 初始化時序 時序見圖 ，主機總線 to 時刻發(fā)送一復位脈沖 最短為 480us 的低電平信號 ，接著在 tl 時刻釋放總線并進入接收狀態(tài)。如圖中虛線所示： ②寫時間隙 寫 0 時序 寫 1 時序 當主機總線 t o 時刻從高拉至低電平時，就產(chǎn)生寫時間 .。若低電平，寫入的位是 0。連續(xù)寫 2 位間的間隙應大于 1us。之后在 t1 時刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時間隙，讀時間隙在 t1 時刻后 t 2 時刻前有效， t 2 距 to 為 15us。 圖 讀時序 DSl820 多路測量簡介 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，出廠前已寫入片內(nèi)ROM 中，主機在進入操作程序前必須逐一接入 DS18B20 用讀 ROM 33H 命令將該DS18B20 的序列號讀出并登錄。之后的操作就是針對該 DS18B20 的。 圖 中先有跳過 ROM，即是啟動所有 DS18B20 進行溫度變換，之后通過匹配 ROM 再逐一地讀回每個 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，這種省時效應就越明顯。在使用 PL/M、 C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設(shè)
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