智能測溫系統(tǒng)設(shè)計(共18頁)_第1頁
智能測溫系統(tǒng)設(shè)計(共18頁)_第2頁
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文檔簡介

1、第1章 緒論1.1 設(shè)計背景隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低,但需后續(xù)信號處理電路,而且可靠性相對較差,測溫準確度低,檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計相比,這里設(shè)計的數(shù)字溫度計具有讀數(shù)方便,測溫范圍廣,測溫精確,數(shù)字顯示,適用范圍寬等特點。選用STC89C52單片機作為主控制器件,DSl8B20作為測溫傳感器通過LCD1602并行傳送數(shù)據(jù),實現(xiàn)溫度顯示。通過DSl8B20直接讀取被測溫度值,進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定,線性度較好,在-55125最大線性偏差

2、小于0.1。該器件可直接向單片機傳輸數(shù)字信號,便于單片機處理及控制。另外,該溫度計還能直接采用測溫器件測量溫度,從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。 1.2智能測溫系統(tǒng)特征溫度是我們?nèi)粘Ia(chǎn)和生活中實時在接觸到的物理量,但是它是看不到的,僅憑感覺只能感覺到大概的溫度值,傳統(tǒng)的指針式的溫度計雖然能指示溫度,但是精度低,使用不夠方便,顯示不夠直觀,數(shù)字溫度計的出現(xiàn)可以讓人們直觀的了解自己想知道的溫度到底是多少度。數(shù)字溫度計采用進口芯片組裝精度高、高穩(wěn)定性,誤差0.5%, 內(nèi)電源、微功耗、不銹鋼外殼,防護堅固,美觀精致。數(shù)字溫度計采用進口高精度、低溫漂、超低功耗集成電路和寬溫型液晶顯示器,內(nèi)置高能量電池連續(xù)

3、工作5年無需敷設(shè)供電電纜,是一種精度高、穩(wěn)定性好、適用性極強的新型現(xiàn)場溫度顯示儀。是傳統(tǒng)現(xiàn)場指針雙金屬溫度計的理想替代產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于各類工礦企業(yè),大專院校,科研院所。數(shù)字溫度計采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器(如鉑電阻,熱電偶,半導(dǎo)體,熱敏電阻等),將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化,如電壓和電流的變化,溫度變化和電信號的變化有一定的關(guān)系,如線性關(guān)系,一定的曲線關(guān)系等,這個電信號可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路即AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,數(shù)字信號再送給處理單元,如單片機或者PC機等,處理單元經(jīng)過內(nèi)部的軟件計算將這個數(shù)字信號和溫度聯(lián)系起來,成為可以顯示出來的溫度數(shù)值,如25.0攝氏度,然后通過顯

4、示單元,如LED,LCD或者電腦屏幕等顯示出來給人觀察。這樣就完成了數(shù)字溫度計的基本測溫功能。數(shù)字溫度計根據(jù)使用的傳感器的不同,AD轉(zhuǎn)換電路,及處理單元的不同,它的精度,穩(wěn)定性,測溫范圍等都有區(qū)別,這就要根據(jù)實際情況選擇符合規(guī)格的數(shù)字溫度計。1.3設(shè)計的主要任務(wù)用AT89S51單片和DS18B20溫度傳感器來實現(xiàn)范圍為-55-125的測量,要求顯示精度誤差小于0.5,用3位LED數(shù)碼直接讀出溫度。掌握單片機AT89S52的基本結(jié)構(gòu)及工作原理了解溫度傳感器DS18B220的工作原理實現(xiàn)溫度的測量,設(shè)置溫度的上下限和報警功能;掌握單片機系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法以及仿真軟件與編譯軟件的使用方法。 第2章

5、 系統(tǒng)總體方案2.1 總體方案說明采用數(shù)字溫度芯片DS18B20 測量溫度,輸出信號全數(shù)字化。便于單片機處理及控制,省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定,它能用做工業(yè)測溫元件,此元件線形較好。在55125攝氏度時,最大線形偏差小于0.5 攝氏度。DS18B20 的最大特點之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸,由數(shù)字溫度計DS18B20和微控制器AT89C51構(gòu)成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號,可直接與計算機連接。這樣,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單,體積也不大。采用51 單片機控制,軟件編程的自由度大,可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制,而且體積小,硬件實現(xiàn)簡單,安裝

6、方便。既可以單獨對多DS18B20控制工作,還可以與PC 機通信上傳數(shù)據(jù),另外AT89C51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用,編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。該系統(tǒng)利用AT89C51芯片控制溫度傳感器DS18B20進行實時溫度檢測并顯示,能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度,并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報警溫度。該系統(tǒng)擴展性非常強,它可以在設(shè)計中加入時鐘芯片DS1302以獲取時間數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)處理同時顯示時間,并可以利用AT24C16芯片作為存儲器件,以此來對某些時間點的溫度數(shù)據(jù)進行存儲,利用鍵盤來進行調(diào)時和溫度查詢,獲得的數(shù)據(jù)可以通過MAX232芯片與計算機的RS232接口進行串口通信,方便的采集和整

7、理時間溫度數(shù)據(jù)。2.2 系統(tǒng)設(shè)計原理利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20與單片機結(jié)合來測量溫度。利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20測量溫度信號,計算后在LED數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的溫度值。其溫度測量范圍為55125,精確到0.5。數(shù)字溫度計所測量的溫度采用數(shù)字顯示,控制器使用單片機AT89C51,測溫傳感器使用DS18B20,用3位共陽極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實現(xiàn)溫度顯示。2.3 系統(tǒng)組成本課題以是89C52單片機為核心設(shè)計的一種數(shù)字溫度控制系統(tǒng),系統(tǒng)整體硬件電路包括,傳感器數(shù)據(jù)采集電路,溫度顯示電路,上下限報警調(diào)整電路,單片機主板電路等組成。系統(tǒng)框圖主要由主控制器、單片機復(fù)位、報警按鍵設(shè)置、時鐘

8、振蕩、LED顯示、溫度傳感器組成。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。 圖2-1 系統(tǒng)基本方框圖1. 主控制器單片機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。2. 顯示電路顯示電路采用LED液晶顯示數(shù)碼管,從P3口RXD,TXD串口輸出段碼。顯示電路是使用的串口顯示,這種顯示最大的優(yōu)點就是使用口資源比較少,只用p3口的RXD,和TXD,串口的發(fā)送和接收,4只數(shù)碼管采用74LS164右移寄存器驅(qū)動,顯示比較清晰。3.溫度傳感器溫度傳感器采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器。DS18B

9、20輸出信號全數(shù)字化。便于單片機處理及控制,在0100 攝氏度時,最大線形偏差小于1 攝氏度,采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸,可直接與計算機連接。用AT89C51芯片控制溫度傳感器DS18B20進行實時溫度檢測并顯示,能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度,并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報警溫度。獲得的數(shù)據(jù)可以通過MAX232芯片與計算機的RS232接口進行串口通信,方便的采集和整理時間溫度數(shù)據(jù)。第3章 系統(tǒng)硬件選擇3.1 單片機的選擇AT89S51 是CMOS8 位單片機,它集 Flash 程序存儲器既可在線編程(ISP),也可用傳統(tǒng)方法進行編程,所以低價位 AT89S51單片機可為提供許多高性價比的應(yīng)用場合,可靈活應(yīng)用

10、于各種控制領(lǐng)域,對于簡單的測溫系統(tǒng)已經(jīng)足夠。單片機AT89S51 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。主要特性如下 與MCS-51 兼容 4 K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命:1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間:10年 全靜態(tài)工作:0Hz-24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個16位定時器/計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行通道 圖3-1 AT89S51單片機引腳圖 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 AT89S51 單片機為40 引腳雙列直插式封裝。其引腳排列

11、和邏輯符號如圖3-1 所示。各引腳功能簡單介紹如下:VCC:供電電壓 GND:接地 P0口:P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口,每個管腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳寫“1”時,被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時,P0口作為原碼輸入口,當FLASH進行校驗時,P0輸出原碼,此時P0外部電位必須被拉高。 P1口:P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后,電位被內(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。在FL

12、ASH編程和校驗時,P1口作為第八位地址接收。 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,其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。作為輸入時,P2口的管腳電位被外部拉低,將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時,P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時,它利用內(nèi)部上拉的優(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。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口:P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口,

13、可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。 RST:復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時,要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 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FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。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。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。 PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間,每個機器周期PSEN兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP:當E

14、A保持低電平時,訪問外部ROM;注意加密方式1時,EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當EA端保持高電平時,訪問內(nèi)部ROM。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。3.2溫度傳感器的選擇 由于傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件測出的一般都是電壓,再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度,需要比較多的外部元件支持,且硬件電路復(fù)雜,制作成本相對較高。這里采用DALLAS公司的數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為測溫元件。 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是一種新型的“一線器件”,其體積更小、更適用于多種場合、

15、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟。DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測量范圍為-50+150 攝氏度,可編程為9位12 位轉(zhuǎn)換精度,測溫分辨率可達0.0625攝氏度,分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM 中,掉電后依然保存。被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出;其工作電源既可以在遠端引入,也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個DS18B20可以并聯(lián)到3 根或2 根線上,CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng),具有線路簡單

16、,在一根通信線,可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計,十分方便。DS18B20 的性能特點如下: 獨特的單線接口方式,DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊 DS18B20支持多點組網(wǎng)功能,多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上,實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫 DS18B20在使用中不需要任何外圍元件,全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 適應(yīng)電壓范圍更寬,電壓范圍:3.05.5V,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 溫范圍-50150 零待機功耗 可編程的分辨率為912位,對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625,可實現(xiàn)高精度

17、測溫 在9位分辨率時最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字,12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字,速度更快 用戶可定義報警設(shè)置 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度(溫度報警條件)的器件 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號,以"一線總線"串行傳送給CPU,同時可傳送CRC校驗碼,具有極強的抗干擾糾錯能力 負電壓特性,電源極性接反時,溫度計不會因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作 DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點,但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題:DS18B20 從測溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時間,這是必須保

18、證的,不然會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤的現(xiàn)象,使溫度輸出總是顯示85。在實際使用中發(fā)現(xiàn),應(yīng)使電源電壓保持在5V 左右,若電源電壓過低,會使所測得的溫度精度降低。在對DS1820進行讀寫編程時,必須嚴格的保證讀寫時序,否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進行系統(tǒng)程序設(shè)計時,對DS1820操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。在DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS18B20 數(shù)量問題,容易使人誤認為可以掛任意多個DS18B20,在實際應(yīng)用中并非如此,當單總線上所掛DS18B20 超過8 個時,就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題,這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。在DS18B20測溫程

19、序設(shè)計中,向DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后,程序總要等待DS18B20的返回信號,一旦某個DS18B20 接觸不好或斷線,當程序讀該DS18B20 時,將沒有返回信號,程序進入死循環(huán),這一點在進行DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。 圖為DS1820的內(nèi)部框圖,它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器(內(nèi)含便箋式RAM),用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗碼(CRC)發(fā)生器等七部分。DS18B20采用腳PR35 封裝或腳SOIC封裝,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-2所示圖 3-2 DS18B

20、20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 當DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后,開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1,2字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù),讀取時低位在前,高位在后,數(shù)據(jù)格式以0.062 5 /LSB形式表示。 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù),存儲在18B20的兩個8比特的RAM中,二進制中的前面5位是符號位,如果測得的溫度大于0,這5位為0,只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度;如果溫度小于0,這5位為1,測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。圖中,S表示位。對應(yīng)的溫度計算:當符號位S=0時,表示測得的溫度

21、植為正值,直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制;當S=1時,表示測得的溫度植為負值,先將補碼變換為原碼,再計算十進制值。例如+125的數(shù)字輸出為07D0H,+25.0625的數(shù)字輸出為0191H,-25.0625的數(shù)字輸出為FF6FH,-55的數(shù)字輸出為FC90H。 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后,就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較,若T>TH或T<TL,則將該器件內(nèi)的告警標志置位,并對主機發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。因此,可用多只DS18B20同時測量溫度并進行告警搜索。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼(CRC)。主機根據(jù)ROM的前 56位來計算CRC值,

22、并和存入DS18B20中的CRC值做比較,以判斷主機收到的ROM數(shù) 據(jù)是否正確。3.3 DS18B20測溫原理DS18B20的測溫原理如圖2所示,圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1,高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變,所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入,圖中還隱含著計數(shù)門,當計數(shù)門打開時,DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù),進而完成溫度測量.計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定,每次測量前,首先將50 所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中,減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在50 所對應(yīng)的一個基數(shù)

23、值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù),當減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時溫度寄存器的值將加1,減法計數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入,減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù),如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時,停止溫度寄存器值的累加,此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫圖2中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性其輸出用,于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值,只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程,直至溫度寄存器值達到被測溫度值,這就是DS18B20的測溫原理。另外,由于DS18B20單線通信功能是分時完成的,他有嚴格的時隙概念,因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操

24、作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為:初始化DS18B20(發(fā)復(fù)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)。DS1820正常使用時的測溫分辨率為0.5,這對于水輪發(fā)電機組軸瓦溫度監(jiān)測來講略顯不足,在對DS1820測溫原理詳細分析的基礎(chǔ)上,我們采取直接讀取DS1820內(nèi)部暫存寄存器的方法,將DS1820的測溫分辨率提高到0.10.01DS1820內(nèi)部暫存寄存器的分布如表1所示,其中第7字節(jié)存放的是當溫度寄存器停止增值時計數(shù)器1的計數(shù)剩余值,第8字節(jié)存放的是每度所對應(yīng)的計數(shù)值,這樣,我們就可以通過下面的方法獲得高分辨率的溫度測量結(jié)果。首先用DS1820提供的讀暫存寄存器指令(BEH)讀出以0.5為分

25、辨率的溫度測量結(jié)果,然后切去測量結(jié)果中的最低有效位(LSB),得到所測實際溫度整數(shù)部分T整數(shù),然后再用BEH指令讀取計數(shù)器1的計數(shù)剩余值M剩余和每度計數(shù)值M每度,考慮到DS1820測量溫度的整數(shù)部分以0.25、0.75為進位界限的關(guān)系,實際溫度T實際可用下式計算得到: T實際=(T整數(shù)0.25)+(M每度M剩余)/M每度。第4章 設(shè)計電路控制器使用單片機AT89C2051,溫度計傳感器使用DS18B20,用液晶實現(xiàn)溫度顯示。本溫度計大體分三個工作過程。首先,由溫度傳感器芯片測量當前的溫度,并將結(jié)果送入單片機。然后,通過AT89S51單片機芯片對送來的測量溫度讀數(shù)進行計算和轉(zhuǎn)換,井將此結(jié)果送入液

26、晶顯示模塊。最后,SMC1602A芯片將送來的值顯示于顯示屏上。 由圖1可看到,本電路主要由DSl8820溫度傳感器芯片、SMCl602A液晶顯示模塊芯片和AT89S51單片機芯片組成。其中,DSI8B20溫度傳感器芯片采用“一線制”與單片機相連,它獨立地完成溫度測量以及將溫度測量結(jié)果送到單片機的工作。4.1 顯示電路 顯示電路采用SMCI602A液晶顯示模塊芯片該芯片可顯示16×2個字符,比以前的七段數(shù)碼管LED顯示器在顯示字符的數(shù)量上要多得多。另外,由于SMCl602芯片編程比較簡單,界面直觀,因此更加易于使用者操作和觀測。SMCl602A芯片的接口信號說明如表4-1列

27、。表4-1 SMCl602A芯片的接口信號說明 4.2 溫度檢測電路DS18B20 最大的特點是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式,DS18B20 的數(shù)據(jù)I/O 均由同一條線來完成。DS18B20 的電源供電方式有2 種: 外部供電方式和寄生電源方式。工作于寄生電源方式時, VDD 和GND 均接地, 他在需要遠程溫度探測和空間受限的場合特別有用, 原理是當1 W ire 總線的信號線DQ 為高電平時, 竊取信號能量給DS18B20 供電, 同時一部分能量給內(nèi)部電容充電, 當DQ為低電平時釋放能量為DS18B20 供電。但寄生電源方式需要強上拉電路, 軟件控制變得復(fù)雜(特別是在完成溫度轉(zhuǎn)換和拷貝數(shù)據(jù)到E2PR

28、OM 時) , 同時芯片的性能也有所降低。因此, 在條件允許的場合, 盡量采用外供電方式。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電,I/O口線要接5K左右的上拉電。在這里采用前者方式供電。DS18B20與芯片連接電路如圖 4-1所示:圖 4-1 DS18B20與單片機的連接第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1概述整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的,當硬件基本定型后,軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類:一是監(jiān)控軟件(主程序),它是整個控制系統(tǒng)的核心,專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件(子程序),它是用來完成各種實質(zhì)性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出,并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后,就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu),然后根據(jù)實時性的要求,合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。主程序流程見圖5-1。5.2主程序模塊主程序需要調(diào)用4 個子程序,分別為數(shù)碼管顯示程序,溫度測試及處理子程序,報警子程序,中斷設(shè)定子程序。各模塊程序功能如下: 數(shù)碼管顯示程序:向數(shù)碼的顯示送數(shù),控制系統(tǒng)的顯示部分。 溫度測試及處理程序:對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進行處理,進行判斷和顯示。 報警子程序:進行溫度上下限判斷及報警輸出。 中斷

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