基于單片機的數(shù)字溫度計設計

1、    基于單片機的數(shù)字溫度計設計    李爍【摘 要】本文介紹一種基于at89c2051單片機的一種溫度測量及報警電路，該電路采用ds18b20作為溫度監(jiān)測元件，測量范圍-55-+125，使用4位led模塊顯示，能通過鍵盤設置溫度報警上下限。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部分電路，介紹了集成溫度傳感器ds18b20的原理，at89c2051單片機功能和應用。該電路設計新穎、功能強大、結(jié)構(gòu)簡單?！娟P鍵詞】溫度測量；ds18b20；單片機一、前言數(shù)字溫度計簡稱dtm，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的溫度值轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。傳統(tǒng)的溫

2、度計功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片機的數(shù)字溫度計，由于精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便得到了廣泛的應用。溫度是許多監(jiān)控系統(tǒng)中的一個重要參數(shù)。ds18b20直接把溫度信息轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)字信號。數(shù)據(jù)采集、處理模塊主要由at89c2051單片機構(gòu)成，完成溫度數(shù)據(jù)的讀取和顯示。二、系統(tǒng)原理及基本框圖如圖2.1所示，模擬溫度值經(jīng)過ds18b20處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后送到單片機中進行數(shù)據(jù)處理，并與設置的溫度報警限比較，超過限度后通過揚聲器報警。同時處理后的數(shù)據(jù)送到led中顯示。圖2.1系統(tǒng)基本方框圖三、硬件設計3.1輸入電路輸入電路的作用是把不同量程的被測的電壓規(guī)范到a/

3、d轉(zhuǎn)換器所要求的電壓值。智能化數(shù)字溫度計所采用的單片雙積分型adc芯片icl7135，它要求輸入電壓0-±2v。本儀表設計是0-1000v電壓，靈敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰減器。3.2 a/d轉(zhuǎn)換電路a/d轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度對測量電路極其重要，它的參數(shù)關系到測量電路性能。本設計采用雙積a/d轉(zhuǎn)換器，它的性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，具有很高的抗干擾能力，電路結(jié)構(gòu)簡單，其缺點是工作速度較低。在對轉(zhuǎn)換精度要求較高，而對轉(zhuǎn)換速度要求不高的場合如電壓測量有廣泛的應用。3.2.1雙積a/d轉(zhuǎn)換器的工作原理如圖所示：對輸入模擬電壓和基準電壓進行兩次積分，先對輸入模擬電壓進行積分，將其變換成與

4、輸入模擬電壓成正比的時間間隔t1，再利用計數(shù)器測出此時間間隔，則計數(shù)器所計的數(shù)字量就正比于輸入的模擬電壓；接著對基準電壓進行同樣的處理。在常用的a/d轉(zhuǎn)換芯片（如adc-0809、icl7135、icl7109等）中，icl7135與其余幾種有所不同，它是一種四位半的雙積分a/d轉(zhuǎn)換器，具有精度高（精度相當于14位二進制數(shù)）、價格低廉、抗干擾能力強等優(yōu)點。本文介紹用單片機并行方式采集icl7135的數(shù)據(jù)以實現(xiàn)單片機溫度計和小型智能儀表的設計方案。3.2.1 7135的應用7135是采用cmos工藝制作的單片4位半a/d轉(zhuǎn)換器，其所轉(zhuǎn)換的數(shù)字值以多工掃描的方式輸出，只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)

5、動器及電阻電容等元件，就可組成一個滿量程為2v的數(shù)字溫度計。3.3單片機部分單片機選用的是atmel公司新推出的at89s52，該芯片具有低功耗、高性能的特點，是采用cmos工藝的8位單片機，與at89c51完全兼容。at89s52還有以下主要特點：采用了atmel公司的高密度、非易失性存儲器（nv-sram）技術(shù)；其片內(nèi)具有256字節(jié)ram，8kb的可在線編程（isp）flash存儲器；有2種低功耗節(jié)電工作方式：空閑模式和掉電模式片內(nèi)含有一個看門狗定時器（wdt），wdt包含一個14位計數(shù)器和看門狗定時器復位寄存器（wdtrst），只要對wdtrst按順序先寫入01eh，后寫入0e1h，wd

6、t便啟動，當cpu由于擾動而使程序陷入死循環(huán)或“跑飛”狀態(tài)時，wdt即可有效地使系統(tǒng)復位，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。3.4液晶顯示部分顯示接口用來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)顯示部分用的是lcd液晶模塊，采用一個16×1的字符型液晶顯示模塊，點陣圖形式液晶由 m 行×n 列個顯示單元組成，假設 lcd 顯示屏有64行，每行有 128列，每 8列對應 1 個字節(jié)的 8 個位，即每行由 16 字節(jié)，共 16×8=128個點組成，屏上 64×16 個顯示單元和顯示 ram 區(qū) 1024 個字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應位置的亮暗對應。一個字符由 6×8 或 8×8點陣組成，即要找到和屏上某幾個位置對應的顯示 ram區(qū)的 8 個字節(jié)，并且要使每個字節(jié)的不同的位為1，其它的為0，為1的點亮，為0的點暗，這樣一來就組成某個字符。但對于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在lcd 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 ram對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。四、結(jié)論電壓測量通過不同