智能溫度計(jì)的設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

1、4智能溫度計(jì)的設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述1.前言：?jiǎn)纹瑱C(jī)是指芯片本身，而單片機(jī)系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)某一個(gè)控制應(yīng)用需要由用戶設(shè)計(jì)的，是一個(gè)圍繞單片機(jī)芯片而組建的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，這是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)是指單片機(jī)開發(fā)調(diào)試的工具。單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場(chǎng)合的需要，加之單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級(jí)計(jì)算器、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)的潛力越來(lái)越被人們所重視。特別是當(dāng)前用cmos工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫

2、度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)、能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展。而現(xiàn)在單片機(jī)在農(nóng)業(yè)上也有了很多的應(yīng)用。溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常遇到的一個(gè)物理量。測(cè)量溫度的基本方法是使用溫度計(jì)直接讀取溫度。最常見到的測(cè)量溫度的工具是各種各樣的溫度計(jì)，例如，水銀玻璃溫度計(jì)，酒精溫度計(jì)，熱電偶或熱電阻溫度計(jì)等。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過(guò)讀取刻度值的多少來(lái)測(cè)量溫度。利用單片機(jī)和溫度傳感器構(gòu)成的電子式智能溫度計(jì)就可以直接測(cè)量溫度，得到溫度的數(shù)字值，既簡(jiǎn)單方便，又直觀準(zhǔn)確。2.正文：采用單總線數(shù)字溫度傳感器ds18b2

3、0測(cè)量溫度，直接輸出數(shù)字信號(hào)。便于單片機(jī)處理及控制，節(jié)省硬件電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，此元件線形性能好，在0100時(shí)，最大線形偏差小于1攝氏度。ds18b20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)ds1820和微控制器at89s52構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)到微控制器。每只ds18b20具有一個(gè)獨(dú)有的不可修改的64位序列號(hào)，根據(jù)序列號(hào)可訪問(wèn)不同的器件。這樣一條總線上可以掛接多個(gè)ds18b20傳感器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度測(cè)量，輕松的組建傳感網(wǎng)絡(luò)。ds18b20溫度傳感器是美國(guó)dallas半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它

4、能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。dsi8b20的主要性能特點(diǎn)如下:.具有獨(dú)特的單線接口方式，ds18b20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊。.在使用中不需要任何外圍元件。.可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5v。測(cè)溫范圍為-55+125，測(cè)溫分辨率為0.5。.通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式。.用戶可自己設(shè)定非易失性的報(bào)警上下門限值，并支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)dsl8b20可以并聯(lián)在唯一的三線上來(lái)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。.具有獨(dú)特的負(fù)壓特性，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。ds18b20

5、的測(cè)溫原理：低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，故可用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化，其振蕩頻率會(huì)有明顯改變，其所產(chǎn)生的信號(hào)可作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸人。隱含著的計(jì)數(shù)門可在打開時(shí)，使ds18b20對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定，每次測(cè)量前，首先將-55所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置人減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，以使測(cè)量時(shí)減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器l可對(duì)低溫度系數(shù)晶振所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器l的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，此后減法計(jì)

6、數(shù)器l的預(yù)置將重新被裝人，此后減法計(jì)數(shù)器衛(wèi)重新開始對(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)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，系統(tǒng)將停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門未關(guān)閉，系統(tǒng)就會(huì)重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器達(dá)到被測(cè)溫度值。另外，由于dsi8b20的單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此，其讀寫時(shí)序很重要。對(duì)ds18b20的各種操作都必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為:初始化dsi8b20(發(fā)復(fù)位脈沖)發(fā)rom功能命令發(fā)存儲(chǔ)器操作命令斗處理數(shù)據(jù)ds18b20的各種操作的時(shí)序i

7、到均與ds1820相同。采用液晶顯示器件，液晶顯示平穩(wěn)、省電、美觀，更容易實(shí)現(xiàn)題目要求，對(duì)后續(xù)的功能兼容性高，只需將軟件作修改即可，可操作性強(qiáng)，也易于讀數(shù)，采用rt1602 兩行十六個(gè)字符的顯示，能同時(shí)顯示日期、時(shí)間、星期、溫度。在實(shí)際電路中，p2與rt1602的d0-d7相接，r/w與單片機(jī)的wr相連接，rs與單片機(jī)的rd相接，e與單片機(jī)的t1相接，控制rt1602的顯示。ds1302是dallas公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)ram，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，

8、時(shí)鐘操作可通過(guò)am/pm指示決定采用24或12小時(shí)格式，ds1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：（1）res復(fù)位；（2）i/o數(shù)據(jù)線；（3）sclk串行時(shí)鐘。時(shí)鐘ram的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。本系統(tǒng)中用到八個(gè)按鍵，用p1的8個(gè)i/o口接8個(gè)獨(dú)立式按鍵即可滿足需要，軟件消抖處理，準(zhǔn)確判斷去執(zhí)行相應(yīng)的程序。3.總結(jié)：本課程設(shè)計(jì)敘述了智能溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，包括硬件組成和軟件的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上主要是通過(guò)溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行采集，把溫度轉(zhuǎn)換成變化的電壓，然后由放大器將信號(hào)放大，通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換器，mc14433將模擬溫度電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化

9、為對(duì)應(yīng)的數(shù)字溫度信號(hào)電壓。其硬件設(shè)計(jì)中最為核心的器件是單片機(jī)89c51，它一方面控制a/d轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，另一方面，將采集到的數(shù)字溫度電壓值經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到相應(yīng)的溫度值，送到led顯示器，以數(shù)字形式顯示測(cè)量的溫度。整個(gè)系統(tǒng)的軟件編程就是通過(guò)匯編語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)mt89c51實(shí)現(xiàn)其控制功能。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單可靠，操作靈活，功能強(qiáng)大，性能價(jià)格比高，較好的滿足了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研的需要。通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，參考了大量的資料，讓我認(rèn)識(shí)到了單片機(jī)功能的強(qiáng)大，讓我學(xué)到了很多，受益匪淺！4.參考文獻(xiàn)：1 李廣弟.朱月秀.冷祖祁單片機(jī)基礎(chǔ).北京航空航天大學(xué)出版社.2 沈克永.羅中華單片機(jī)原理與應(yīng)用.人民郵電出版社.3 鄒振春.王宗和單片機(jī)實(shí)訓(xùn).高等教育出版社.4 周志德.單片機(jī)原理及應(yīng)用.高等教育出版社.5 黃友銳.單片機(jī)原理及應(yīng)用.合肥工業(yè)大學(xué)出版社.6 王瓊.單片機(jī)原理及應(yīng)用.合肥工業(yè)大學(xué)