基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計

基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，大規(guī)模集成電路技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前,我國單片機的開發(fā)應(yīng)用正在興起,在機電一體化、智能儀表、工業(yè)控制、家用電器等方面的應(yīng)用成果尤為顯著。本設(shè)計所采用的單片機為AT89S51,利用C語言對其進行編程,實現(xiàn)對溫度的準確測量、顯示以及報警等功能。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。1產(chǎn)品介紹1.1u2009s-需要AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能8位CMOS單片機。美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S51的主要性能如下:與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容;4KB的在系統(tǒng)編程(ISP)FLASH閃速存儲器;1000次擦寫周期;4.0～5.5V的電壓工作范圍;全靜態(tài)工作方式:工作頻率0Hz～33MHz;三級程序加密鎖;128×8字節(jié)內(nèi)部RAM;32個可編程I/O口線,2個16位定時器/計數(shù)器;6個中斷源;全雙工串行UART通道;低功耗空閑和調(diào)電模式;看門狗及雙數(shù)據(jù)指針。1.2顯示設(shè)備顯示電路采用3位共陽LED數(shù)碼管,從P3口RXD、TXD串口輸出段碼。1.3ds18b20性能特點DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比,它能直接讀出被測溫度,并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下:獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信;多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上,實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能;無須外部器件;可通過數(shù)據(jù)線供電,電壓范圍為3.0～5.5V;零待機功耗;溫度以9或12位數(shù)字表示;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;負電壓特性,電源極性接反時,溫度計不會因發(fā)熱而燒毀,但無法正常工作。1.4其他設(shè)備晶振(12MHz)、按鍵按鈕、電阻、電容。2系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(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。2.1被測溫度不適宜壓力下蜂鳴器發(fā)發(fā)響應(yīng)主板電路如圖1所示。圖1中有3個獨立式按鍵,可以分別調(diào)整溫度計的上下限報警設(shè)置,當(dāng)被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時,圖中的蜂鳴器可以發(fā)出報警鳴叫聲音,LED數(shù)碼管可以顯示測出的溫度值;圖中的按健復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動復(fù)位,使用比較方便,在程序跑飛時可以手動復(fù)位,這樣,不用再重啟單片機電源就可以實現(xiàn)復(fù)位。2.2使用口資源顯示顯示電路使用的是串口顯示,這種顯示的最大優(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移位寄存器驅(qū)動,顯示比較清晰。3軟件設(shè)計系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。3.1主程序主程序的主要功能是負責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20測量的當(dāng)前溫度值,溫度測量每1s進行一次。其程序流程見圖2所示。3.2循環(huán)冗余檢驗讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié),在讀出時需進行CRC校驗。CRC為CyclicalRedundancyCheck(循環(huán)冗余檢驗)的縮寫,是一種使用廣泛、檢錯能力很強的差錯檢測方法。它對數(shù)據(jù)進行多項式計算,并將得到的和數(shù)作為這個文件的一個實用的特征碼。校驗有錯時,不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖3所示。3.3系統(tǒng)分辨率的轉(zhuǎn)換溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當(dāng)采用12位分辨率時,轉(zhuǎn)換時間約為750ms。在本程序設(shè)計中,采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序的流程圖如圖4所示。3.4計算溫度子程序計算溫度子程序?qū)AM中的讀取值進行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算,并判定溫度值的正負,其程序流程圖如圖5所示。3.5顯示數(shù)據(jù)丟失恢復(fù)程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作。當(dāng)最高顯示位為0時,將符號顯示位移入下一位,程序流程圖如圖6所示。4可擴充