數(shù)字溫度計(jì)論文數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)論文

1、數(shù)字溫度計(jì)論文數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)論文基于AT89C2051的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)摘 要:利用單片機(jī)AT89C2051作為控制器,以及用改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為溫度采集器,設(shè)計(jì)了一款數(shù)字溫度計(jì)。該數(shù)字溫度計(jì)能夠測(cè)出-55+125 之間的溫度,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)確等特點(diǎn),適合日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域?qū)囟葴y(cè)量的需要。 關(guān)鍵詞:溫度測(cè)量; DS18B20; AT89C2051; 數(shù)字溫度計(jì) Design of Digital Thermometer Based on AT89C2051 ZHOU Xue-jun (College of Physical

2、 and Electronic Information, Yanan University, Yanan 716000, China) Abstract: A digital thermometer was designed with AT89C2051 MCU as controller and improved intelligent temperature sensor DS18B20 as temperature collector. The temperature between -55+125 can be measured by this digital thermo-meter

3、. Compared with the traditional thermometer, this digital thermometer has features of convenient reading, wide range temperature measurement, accurate temperature measurement and so on, it is suitable for the requirement of temperature measurement in daily life, industrial production and scientific

4、research fields. Keywords: temperature measurement; DS18B20; AT89C2051; digital thermometer 收稿日期:2010-04-09 單片機(jī)控制已成為今天電子設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)之一1-5,本文將這種控制技術(shù)應(yīng)用于溫度測(cè)量中。AT89C2051是美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)6-7,片內(nèi)含有2 KB的反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和128 B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)。美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20型單線智能溫度傳感器,屬于新一代適配微處理器的智能傳感器8-9。數(shù)字溫度計(jì)是以D

5、S18B20為檢測(cè)元件,由AT89C2051作為主控制器的溫度計(jì),具有功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、讀數(shù)方便、測(cè)溫范圍廣、測(cè)溫準(zhǔn)確的特點(diǎn)。 1 電路構(gòu)成及工作原理 1.1 硬件設(shè)計(jì) 由 AT89C2051構(gòu)成的溫度計(jì)主要由三部分組成:DS18B20溫度傳感器、單片機(jī)AT89C2051、由LED數(shù)碼管構(gòu)成的顯示模塊。其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。DS18B20作為單片機(jī)AT89C2051的外部信號(hào)源,把所采集到的溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),通過(guò)I/O接口傳給2051,2051啟動(dòng)ROM內(nèi)的控制程序驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管,通過(guò)I/O接口和數(shù)據(jù)線(單片機(jī)和數(shù)碼管的接口)把數(shù)據(jù)傳送給數(shù)碼管,將采集到的溫度顯示出來(lái)。 圖1 溫度計(jì)原

6、理框圖 1.2 總電路圖 基于AT89C2051的溫度測(cè)量系統(tǒng)電路圖把溫度轉(zhuǎn)化成帶符號(hào)的數(shù)字信號(hào)(以十六位補(bǔ)碼形式,占兩個(gè)字節(jié)),若采用帶屏蔽的雙絞電纜線,連線的長(zhǎng)度可以達(dá)到150 m,輸出腳I/O直接與單片機(jī)的P3.4相連,R1為上拉電阻,傳感器采用外部電源供電。AT89C2051是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分,內(nèi)含2 KB的FLASH ROM,用戶程序存放在這里。顯示器模塊由四位一體的共陽(yáng)數(shù)碼管和四個(gè)9012組成。系統(tǒng)程序分傳感器控制程序和顯示器程序兩部分,傳感器控制程序是按照DS18B20的通信協(xié)議編制。系統(tǒng)的工作是在程序控制下,完成對(duì)傳感器的讀寫和對(duì)溫度的顯示。 產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo):測(cè)量范圍:

7、-55+125 ,測(cè)量精度:0.5 ;反應(yīng)時(shí)間小于等于500 ms。 2 軟件設(shè)計(jì) 2.1 采集模塊 該模塊選用單線溫度傳感器DS18B20完成溫度采集。單片機(jī)AT89C51對(duì)DS18B20訪問(wèn)流程如下:先對(duì)DS18B20初始化,再進(jìn)行ROM操作命令,最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議,需經(jīng)三個(gè)步驟:每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位,復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令(指令代碼CCH)并置標(biāo)志位,根據(jù)標(biāo)志位來(lái)判斷是否初始化成功,最后發(fā)送RAM指令(指令代碼44H)DS18B20開(kāi)始轉(zhuǎn)換,再讀出溫度轉(zhuǎn)換值(指令代碼BE

8、H),讀取的溫度值高位字節(jié)送27H單元,低位字節(jié)送26H單元,再按照溫度值字節(jié)的表示格式及其符號(hào)位,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的變換即可得到實(shí)際溫度值。 圖2 基于AT89C2051的溫度計(jì) 2.2 主處理模塊 主處理模塊主要是將各個(gè)模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)處理以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。主處理模塊首先完成初始化工作,初始化后進(jìn)入循環(huán)處理,在循環(huán)過(guò)程中獲得采集模塊的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,根據(jù)處理后的結(jié)果進(jìn)行顯示。主處理的流程圖如圖3所示。 圖3 主處理流程圖 2.3 顯示模塊 采用動(dòng)態(tài)掃描的方法,其中P30,P31,P32,P33控制位選,P1控制段選。由P30,P31,P32,P33向各位輪流輸出掃描信號(hào),使每一瞬間只有一個(gè)數(shù)碼管

9、被選通,然后由P1送入該位所要顯示的字形碼,點(diǎn)亮該位字形段顯示的字形。在P1送出的碼段和P30,P31,P32,P33送出的位段的配合控制下,使各個(gè)數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮顯示各自的字形。 3 結(jié) 語(yǔ) 該設(shè)計(jì)測(cè)溫傳感器采用改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20,測(cè)溫范圍為-55+125 ,最大分辨率可達(dá)0062 5 ,可以直接讀出被測(cè)溫度值,而且采用單線制與單片機(jī)相連,減少了外部的硬件電路,同時(shí)可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。 參考文獻(xiàn) 1彭為,黃科,雷道仲.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講M.北京:電子工業(yè)出版社,2006. 2余錫存,曹國(guó)華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M .西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000. 3劉暢生,史俊杰.新型集成電路簡(jiǎn)明手冊(cè)及典型應(yīng)用(下冊(cè))M .西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2005. 4沙占友,孟志永,王彥明.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)M.北京:電子工業(yè)出版社,2006. 5任家才.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐M.北京:高等教育出版社,2006. 6鄭敏,楊坤濤.用AT89C2051自身接口實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示和鍵盤掃描J.安徽科技學(xué)院學(xué)報(bào),2006,20(1):18-21. 7呂宏強(qiáng).基于DS1620 和AT89C2051的數(shù)字溫度計(jì)J.現(xiàn)代電子技術(shù),2003,26(6):81-86. 8王明慧.數(shù)字溫度傳感器DS18B20在化學(xué)工