单片机课程设计报告--数字温度计-.doc
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1、- - word.zl- -数字温度计1 引言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否认的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向开展。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比拟准确的场所,或科研实验室使用,该设计控制器使用单片机AT89S51,测温传感器使用DS18B20,用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确到
2、达以上要求。2总体设计方案2.1数字温度计设计方案论证2.1.1方案一由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进展A/D转换后,就可以用单片机进展数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比拟麻烦。2.1.2方案二 进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进展转换,就可以满足设计要求。从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比拟简单,软件设计也比拟简
3、单,故采用了方案二。2.2方案二的总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图1所示,控制器采用单片机AT89S51,温度传感器采用DS18B20,用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。主 控 制 器LED显 示温 度 传 感 器单片机复位时钟振荡报警点按键调整图1总体设计方框图2.2.1主控制器单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点,四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要,很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。2.2.2 显示电路显示电路采用3位共阳LED数码管,从P3口RXD,TXD串口输出段码。2.2.3温度传感器DS18B20温度传感器是美国DA
4、LLAS半导体公司最新推出的一种改良型智能温度传感器,与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下:独特的单线接口仅需要一个端口引脚进展通信;多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能;无须外部器件;可通过数据线供电,电压围为3.05.5;零待机功耗;温度以或位数字;用户可定义报警设置;报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件的器件;负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作; DS18B20采用脚PR35封装或脚SOIC封装,其部构造框图如图2所示。
5、C64 位ROM和单线接口高速缓存存储器与控制逻辑温度传感器高温触发器TH低温触发器TL配置存放器8位CRC发生器VddI/O图2 DS18B20部构造64位ROM的构造开场位是产品类型的编号,接着是每个器件的惟一的序号,共有48位,最后位是前面56位的CRC检验码,这也是多个DS18B20可以采用一线进展通信的原因。温度报警触发器和,可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的部存储器还包括一个高速暂存和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的构造为字节的存储器,构造如图3所示。头个字节包含测得的温度信息,第和第字节和的拷贝,是易失的,每次上电复位时被刷新。第个字节,为
6、配置存放器,它的容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时存放器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3所示。低位一直为,是工作模式位,用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式,DS18B20出厂时该位被设置为,用户要去改动,R1和0决定温度转换的精度位数,来设置分辨率。温度 LSB温度 MSBTH用户字节1TL用户字节2配置存放器保存保存保存CRC图3 DS18B20字节定义由表1可见,DS18B20温度转换的时间比拟长,而且分辨率越高,所需要的温度数据转换时间越长。因此,在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存的第、字节保存未用,表现为全逻辑。
7、第字节读出前面所有字节的CRC码,可用来检验数据,从而保证通信数据的正确性。当DS18B20接收到温度转换命令后,开场启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第、字节。单片机可以通过单线接口读出该数据,读数据时低位在先,高位在后,数据格式以0.0625LSB形式表示。当符号位时,表示测得的温度值为正值,可以直接将二进制位转换为十进制;当符号位时,表示测得的温度值为负值,要先将补码变成原码,再计算十进制数值。表2是一局部温度值对应的二进制温度数据。表1 DS18B20温度转换时间表DS18B20完成温度转换后,就把测得的温度值与RAM中的TH、T字节
8、容作比拟。假设TH或TTL,那么将该器件的报警标志位置位,并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此,可用多只DS18B20同时测量温度并进展报警搜索。在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码CRC。主机ROM的前56位来计算CRC值,并和存入DS18B20的CRC值作比拟,以判断主机收到的ROM数据是否正确。DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器;高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器的脉冲输入。器件中还有一个计数门,当计数门翻开时,DS18B20就对低温度系数振荡器
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