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天津××學(xué)院結(jié)課論文題目:基于ds1820的振動(dòng)箱體溫度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名系別機(jī)電工程系專業(yè)班級(jí)任課教師成績?cè)u(píng)定目錄1前言……………22DS18B2相關(guān)介紹……………32.1DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)…………32.2DS18B20的測(cè)溫原理………62.3DS18B20的的性能特點(diǎn)……………………72.4DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì)………73LCD顯示電路…………………84.1DS18B20測(cè)溫設(shè)計(jì)方案一…………………124.2DS18B20測(cè)溫設(shè)計(jì)方案二…………………125.數(shù)碼管顯示和液晶顯示的利弊………………13致謝……………14參考文獻(xiàn)………………………15附錄1系統(tǒng)電路原理圖………16附錄2源程序…………………16
1前言DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便,封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合,如管道式,螺紋式,磁鐵吸附式,不銹鋼封裝式,型號(hào)多種多樣,有LTM8877,LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫,高爐水循環(huán)測(cè)溫,鍋爐測(cè)溫,機(jī)房測(cè)溫,農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫,潔凈室測(cè)溫,彈藥庫測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰,體積小,使用方便,封裝形式多樣,適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。DigitaltemperaturesensorDS18B20convenientwiring,packagecanbeusedinmanyoccasions,suchaspipelinetype,screwtype,magneticadsorption,stainlesssteelpackagetype,diversemodels,LTM8877,LTM8874etc..Mainlyaccordingtothedifferentapplicationswithoutchangingitsappearance.AfterpackagingtheDS18B20canbeusedforcabletemperaturemeasurement,temperaturemeasurementofblastfurnacecirculatingwater,boilertemperature,roomtemperature,agriculturalgreenhousetemperature,cleanroomtemperature,ammunitionandotherkindsofextremetemperaturemeasurementoccasions.Wearresistanttouch,smallvolume,convenientuse,packagediversity,applicabletovarioussmallspaceequipmentdigitaltemperaturemeasurementandcontrolfield.
2DS18B2相關(guān)介紹2.1DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu):DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由4部分組成:64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3.3所示。DS18B20的外形級(jí)封裝如圖3.4,引腳說明:NC空引腳,不連接外部信號(hào)。VDD電源引腳,電壓范圍3.0-5.5V。GND接地引腳。DQ數(shù)據(jù)引腳,傳遞數(shù)據(jù)的輸入和輸出。該引腳常態(tài)下為開漏輸出,輸出高電平。DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件:
(1)64位EOM。64位ROM是廠家用激光刻錄一個(gè)64位二進(jìn)制ROM代碼,是該芯片的標(biāo)志號(hào)。如下表所示。表3.38bit檢驗(yàn)CRC48bit序列號(hào)8bit工廠代碼(10H)MSBLSBMSBLSBMSBLSB8位分類編號(hào)表示產(chǎn)品分類編號(hào),DS18B20的分類號(hào)為10H;48號(hào)序列是一個(gè)大于281000000000000的十進(jìn)制編碼,作為該芯片的唯一標(biāo)志代碼;8位循環(huán)冗余檢驗(yàn)為前56位的CRC循環(huán)冗余效驗(yàn)碼。由于每個(gè)芯片的64位ROM代碼不同,因此在單總線上能夠并掛多個(gè)DS18B20進(jìn)行多點(diǎn)溫度測(cè)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
(2)DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量,以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供,以0.0625℃/LSB形式表達(dá),其中S為符號(hào)位。bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0232221202-12-22-32-4LSBytebit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8SSSSS262524MSByte這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù),存儲(chǔ)在DS18B20的兩個(gè)8比特的RAM中,二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位,如果測(cè)得的溫度大于0,這5位為0,只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度;如果溫度小于0,這5位為1,測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。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溫度傳感器的存儲(chǔ)器DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。TMR1R011111
配置寄存器五位一直都是“1”,TM是測(cè)試模式位,用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0,用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來設(shè)置溫度分辨率,DS18B20溫度傳感器的溫度分辨率越高,溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間也隨之增大。R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms表3.6說明了R1和R0所對(duì)應(yīng)的溫度分辨率的選擇和所需要的溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間。高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成,其分配如表3.7所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后,經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù),讀取時(shí)低位在前,高位在后。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算:當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí),直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制;當(dāng)S=1時(shí),先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a,再計(jì)算十進(jìn)制值。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位(LSByte)0溫度值高位(MSByte)1高位限值(TH)2低位限值(TL)3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC校驗(yàn)值8根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議,主機(jī)(單片機(jī))控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟:每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位操作,復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令,最后發(fā)送RAM指令,這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒,然后釋放,當(dāng)DS18B20收到信號(hào)后等待16~60微秒左右,后發(fā)出60~240微秒的低脈沖,主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。DS18B20通過ROM和RAM指令控制各個(gè)流程的進(jìn)行,表3.8列出了各個(gè)ROM的指令、預(yù)定代碼及其功能。指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS1820溫度傳感器ROM中的編碼(即64位地址)符合ROM55H發(fā)出此命令之后,接著發(fā)出64位ROM編碼,訪問單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的DS1820使之做出響應(yīng),為下一步對(duì)該DS1820的讀寫做準(zhǔn)備。搜索ROM0FOH用于確定掛接在同一總線上DS1820的個(gè)數(shù)和識(shí)別64位ROM地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址,直接向DS1820發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。表3.8ROM指令表表3.9列出了DS18B20的各條RAM指令、約定代碼及其功能。其中包括溫度轉(zhuǎn)換、讀暫存器、寫暫存器、讀供電方式和重調(diào)EEPROM。指令約定代碼功能溫度變換44H啟動(dòng)DS1820進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換,12位轉(zhuǎn)換時(shí)最長為750ms(9位為93.75ms)。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。讀暫存器0BEH讀RAM中9字節(jié)的內(nèi)容寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的3、4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令,緊跟該命令之后,是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。復(fù)制暫存器48H將RAM中第3、4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM中。重調(diào)EEPROM0B8H將EEPROM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM中的第3、4字節(jié)。讀供電方式0B4H讀DS1820的供電模式。寄生供電時(shí)DS1820發(fā)送“0”,外接電源供電DS1820發(fā)送“1”。表3.9RANM指令表2.2DS18B20的測(cè)溫原理DS18B20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同,只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同,且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。DS18B20測(cè)溫原理如圖3.5所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變,所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí),溫度寄存器的值將加1,計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入,計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí),停止溫度寄存器值的累加,此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖3.5中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性,其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。2.3DS18B20的性能特點(diǎn):(1)適應(yīng)電壓范圍更寬,電壓范圍:3.0~5.5V,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供;(2)獨(dú)特的單線接口方式,DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊;(3)DS18B20具有多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上,實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫;(4)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);(5)溫范圍-55℃~+125℃,在-10~+85℃時(shí)精度為±0.5℃;(6)可編程的分辨率為9~12位,對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫;(7)在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字,12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字,速度更快;(8)測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào),以“一線總線”串行傳送給CPU,同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼,具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力;(9)負(fù)壓特性:電源極性接反時(shí),芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作;(10)應(yīng)用范圍包括恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)類產(chǎn)品、溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)。2.4DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì)DS18B20與單片機(jī)的連接如圖3.6所示,由于DS18B20的數(shù)據(jù)線要求空閑狀態(tài)為高電平,所以在DS18B20的數(shù)據(jù)線與電源線VCC之間加了一個(gè)4.7K的上拉電阻,如果不想接上拉電阻的話,可以使能P3.0口的內(nèi)部上拉功能。從圖中可以看出,本例使用的是給DS18B20外接電源的方式。在由DS18B20構(gòu)成的單總線系統(tǒng)中,DS18B20只能作為從機(jī),單片機(jī)或者其它部件作為主機(jī)。根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議,主機(jī)控制DS18B20完成一次溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個(gè)步驟:一)、每次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位操作;二)、復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令;三)、最后發(fā)送RAM指令,這樣才能夠?qū)S18B20進(jìn)行正確的操作。DS18B20的數(shù)據(jù)線DQ連到單片機(jī)的P3.0口。單片機(jī)通過控制P3.0口實(shí)現(xiàn)對(duì)DS18B20的操作,然后將讀出的溫度值通過串口發(fā)送到計(jì)算機(jī)。3LCD顯示電路顯示電路選擇液晶顯示屏LCD6102,1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD,多出來的2條線是背光電源線。VCC(15腳)和地線GND(16腳),其控制原理與14腳的LCD完全一樣。(1)1602LCD主要技術(shù)參數(shù)顯示容量為16×2個(gè)字符;芯片工作電壓為4.5~5.5V;工作電流為2.0mA(5.0V);模塊最佳工作電壓為5.0V;字符尺寸為2.95×4.35(W×H)mm。其引腳說明如表3.10,寄存器選擇與控制編碼如表3.11表3.101602字符型LCD顯示器管腳功能引腳符號(hào)功能說明1VSS一般接地2VDD接電源(+5V)3V0液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對(duì)比度最弱,接地電源時(shí)對(duì)比度最高(對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”,使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度)。4RSRS為寄存器選擇,高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。5R/WR/W為讀寫信號(hào)線,高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。6EE(或EN)端為使能(enable)端,下降沿使能。7DB0底4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線0位(最低位)8DB1底4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線1位9DB2底4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線2位10DB3底4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線3位11DB4高4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線4位12DB5高4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線5位13DB6高4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線6位14DB7高4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線7位(最高位)(也是busyflag)15BLA背光電源正極16BLK背光電源負(fù)極表3.11寄存器選擇控制編碼RSR/W操作說明00寫入指令寄存器(清除屏等)01讀busyflag(DB7),以及讀取位址計(jì)數(shù)器(DB0~DB6)值10寫入數(shù)據(jù)寄存器(顯示各字型等)11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)1602液晶顯示模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器(CGROM)中已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形,這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等,每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼,比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H),顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來,就可以在顯示屏上看到字母“A”。1602識(shí)別的是ASCII碼,試驗(yàn)可以用ASCII碼直接賦值,在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值,如'A’。(2)控制器接口說明基本操作時(shí)序見表3.12表3.12基本操作時(shí)序讀狀態(tài)輸入RS=L,R/W=H,E=H輸出D0~D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L,R/W=L,D0~D7=指令碼,E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H,R/W=H,E=H輸出D0~D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H,R/W=L,D0~D7=數(shù)據(jù),E=高脈沖輸出無對(duì)此液晶操作主要有以下幾種方法:寫命令(包括但不限于初始化、調(diào)節(jié)顯示位置、清除顯示)寫數(shù)據(jù)(把一個(gè)字符的ASC碼寫入液晶使其顯示)讀忙信號(hào)(液晶乃低速設(shè)備,每次操作前應(yīng)該測(cè)試忙信號(hào),確定其不忙時(shí)再操作)(3)1602LCD的指令碼(命令碼)此液晶上電的時(shí)候需要初始化典型的指令碼是38H,也就是上電的時(shí)候需要調(diào)用函數(shù)voidwrite_cmd(unsignedcharcommand)寫指令碼,即write_cmd(0x38);執(zhí)行完這個(gè)函數(shù)可以把液晶初始化成16x2顯示5x7的點(diǎn)陣8位總線接口。此液晶支持的指令碼如表3.13所示,控制液晶是否顯示,光標(biāo)是否顯示,光標(biāo)是否閃爍的指令如表3.14所示,控制寫字符,光標(biāo)或屏幕移動(dòng)方向的指令如表3.15所示,移動(dòng)光標(biāo)的指令如表3.16所示。表3.13指令碼說明指令碼功能00001DCBD=1開顯示;D=0關(guān)顯示C=1顯示光標(biāo);C=0不顯示光標(biāo)B=1光標(biāo)閃爍;B=0光標(biāo)不顯示000001NSN=1當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加一,且光標(biāo)加一N=0當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減一,且光標(biāo)減一S=1當(dāng)寫一個(gè)字符,整屏顯示左移(N=1)或右移(N=0),以得到光標(biāo)不移動(dòng)而屏幕移動(dòng)的效果。S=1當(dāng)寫一個(gè)字符,整屏顯示不移動(dòng)表3.14控制液晶顯示指令碼0000100008H關(guān)液晶顯示光標(biāo)不閃爍不顯示光標(biāo)位置0000100109H關(guān)液晶顯示光標(biāo)不閃爍顯示光標(biāo)位置000010100AH關(guān)液晶顯示光標(biāo)不閃爍不顯示光標(biāo)位置000010110BH關(guān)液晶顯示光標(biāo)不閃爍顯示光標(biāo)位置000011000CH開液晶顯示光標(biāo)不閃爍不顯示光標(biāo)位置000011010DH開液晶顯示光標(biāo)不閃爍顯示光標(biāo)位置000011100EH開液晶顯示光標(biāo)不閃爍不顯示光標(biāo)位置000011110FH開液晶顯示光標(biāo)不閃爍顯示光標(biāo)位置表3.15寫完字符、光標(biāo)或屏幕移動(dòng)方向指令碼指令碼功能80H+地址碼(0-27H,40H-67H)設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針表3.16移動(dòng)光標(biāo)指令碼這是虛擬的液晶顯示圖表示2行16列顯示方框中的數(shù)字表示當(dāng)前位置的指針80H81H82H83H84H85H86H87H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FHC0HC1HC2HC3HC4HC5HC6HC7HC8HC9HCAHCBHCCHCDHCEHCFH指令碼功能01H顯示清屏:1.數(shù)據(jù)指針清零2.所有顯示清零02H顯示回車:1數(shù)據(jù)指針清零
4.1DS18B20測(cè)溫設(shè)計(jì)方案一(普通傳感器+AD轉(zhuǎn)換器)全數(shù)字溫度采集是由溫度傳感器、調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)顯等電路模塊構(gòu)成的測(cè)量系統(tǒng)。圖2.1測(cè)量電路本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路,可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng),在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來,進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后,就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理,在顯示電路上,就可以將被測(cè)溫度值顯示出來,這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路,感溫電路比較麻煩。傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(zhuǎn)換技術(shù),其噪聲容限低,抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差。4.2DS18B20測(cè)溫設(shè)計(jì)方案二(溫度傳感器DS18B20)進(jìn)而考慮到用溫度傳感器,在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中,大多都是使用傳感器,所以這是非常容易想到的,可以采用一只溫度傳感器DS18B20,此傳感器采用三線制與單片機(jī)相連,可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值,進(jìn)行轉(zhuǎn)換,就可以滿足設(shè)計(jì)要求,具有低成本和易使用的特點(diǎn)。從以上兩種方案,很容易看出,采用方案二,電路比較簡(jiǎn)單,軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單,故采用了方案二。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求,確定系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成:主控制器、測(cè)溫電路和顯示電路。全數(shù)字溫度采集系統(tǒng)總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示。STC89C52STC89C52單片機(jī)DS18B20溫度傳感器RESPACK-8顯示電路單片機(jī)復(fù)位時(shí)鐘振蕩設(shè)計(jì)要求及功能測(cè)量溫度范圍:(1)-10℃~+85℃,精度:±1℃;(2)LCD液晶屏顯示;5.數(shù)碼管顯示和液晶顯示的利弊液晶顯示材料具有明顯的優(yōu)點(diǎn):驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、無閃爍、對(duì)人體無危害、生產(chǎn)過程自動(dòng)化、成本低廉、可以制成各種規(guī)格和類型的液晶顯示器,便于攜帶等。但是需要有背光照明,且可視角度有限制。1602采用并口傳輸,速度快。數(shù)碼管,沒有驅(qū)動(dòng)要加CD4511等外加電路。1602內(nèi)部集成有顯示芯片,可以識(shí)別英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字,優(yōu)點(diǎn):亮度高,顯示大。驅(qū)動(dòng)部份的軟件簡(jiǎn)單。發(fā)光二極管響應(yīng)速度可以達(dá)到納秒級(jí),也可以用作顯示,比如點(diǎn)陣,但是分辨率稍低于液晶材料。因?yàn)槠涔β瘦^大,可以用于照明,大量發(fā)光二極管用作照明時(shí),要做好散熱設(shè)計(jì)。數(shù)碼管實(shí)際就是做成了具體顯示形式的發(fā)光二極管,可以顯示某些預(yù)先設(shè)置的圖像,顯示成本低于發(fā)光二極管點(diǎn)陣,但是顯示內(nèi)容基本固定。數(shù)碼管顯示內(nèi)容單一,液晶則比較豐富;數(shù)碼管一般就是一個(gè)7段的8字,液晶可以顯示各種內(nèi)容。數(shù)碼管是自發(fā)光的,液晶是靠背光(環(huán)境)的。數(shù)碼管是LED發(fā)光的效果,液晶是分子偏轉(zhuǎn)引起的暗影效果。數(shù)碼管比液晶耗電。
致謝此論文是在趙老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。老師精湛專業(yè)知識(shí),精益求精的工作作風(fēng),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,誨人不倦的高尚師德,嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范,樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法,還使我明白了做一個(gè)項(xiàng)目的基本流程。本論文從選題到完成,每一步都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的,傾注了老師大量的心血。在此,謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x!另外,我還要特別感謝同學(xué)們對(duì)我論文寫作的指導(dǎo),他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提供了巨大的幫助。
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王曉君
馬洪濤等.《智能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用》.[4]倪志蓮.《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》.北京理工大學(xué),2007年.74-85。[5]劉暢生,于建國,張昌民.《傳感器簡(jiǎn)明手冊(cè)及應(yīng)用電路》.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2009年6月.44-56。機(jī)械工業(yè)出版社,2002年7月1日.125-127。[6]吳飛青,丁曉,李林功.《單片機(jī)原理與實(shí)踐應(yīng)用指導(dǎo)》.機(jī)械工業(yè)出版社,2009年2月.167-175。[7]趙負(fù)圖.《現(xiàn)代傳感器集成電路》.人民郵電出版社,2000年1月1日.68-76。[8]侯玉寶,陳忠平,李成群.《基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真》電子工業(yè)出版社,2008年9月(聚焦EDA)。[9]鄒久朋.《80C51單片機(jī)實(shí)用技術(shù)》.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008年4月.76-89。附錄附錄1:系統(tǒng)電路原理圖附錄2:源程序(各個(gè)函數(shù)應(yīng)加上簡(jiǎn)要注釋)附錄一單片機(jī)程序:#include<reg51.H>#include<intrins.H>#include<math.H>#include<absacc.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineBUSY0x80//LCD忙檢測(cè)標(biāo)志#defineDATAPORTP0//定義P0口為LCD通訊端口 sbitRS=P2^0; //數(shù)據(jù)/命令端//sbitLCDRW=P2^1; //只讀不寫將RW端接地sbitLCDEN=P2^2;sbitds=P1^7;sbitbeep=P1^1;floatvalue; voiddelayUs()//短延時(shí){_nop_();}voiddelayMs(uinta)//長延時(shí){uinti,j;for(i=a;i>0;i--)for(j=100;j>0;j--);}//第一行開始地址為0x80,第二行開始地址為0xc0;//寫命令:RS=0,RW=0;voidwriteComm(ucharcomm){RS=0;P0=comm;LCDEN=1;delayUs();LCDEN=0;delayMs(1);}//寫數(shù)據(jù):RS=1,RW=0;voidwriteData(uchardat){RS=1;P0=dat;LCDEN=1;delayUs();LCDEN=0;delayMs(1);}//初始化//顯示模式,固定指令為00111000=0x38,16*2顯示,5*7點(diǎn)陣,8位數(shù)據(jù)接口//顯示開/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置00001100=0x0c//指令1:00001DCB:D:開顯示/關(guān)顯示(H/L);C:顯示光標(biāo)/不顯示(H/L),B:光標(biāo)閃爍/不閃爍(H/L)//指令2:000001NS://N=1,當(dāng)讀/寫一個(gè)字符后地址指針加1,且光標(biāo)也加1;N=0則相反//S=1,當(dāng)寫一個(gè)字符,整屏顯示左移(N=1)或右移(N=0),但光標(biāo)不移動(dòng);S=0,整屏不移動(dòng)voidinit(){writeComm(0x38);//顯示模式writeComm(0x0c);//開顯示,關(guān)光標(biāo)writeComm(0x06);//寫字符后地址加1,光標(biāo)加1writeComm(0x01);//清屏}voidwriteString(uchar*str,ucharlength){uchari;for(i=0;i<length;i++){writeData(str[i]);}}/**//*****************************DS18B20*******************************///初始化DS18B20//讓DS18B20一段相對(duì)長時(shí)間低電平,然后一段相對(duì)非常短時(shí)間高電平,即可啟動(dòng)voiddsInit(){//對(duì)于11.0592MHz時(shí)鐘,unsignedint型的i,作一個(gè)i++操作的時(shí)間大于為8usunsignedinti;ds=0;i=100;//拉低約800us,符合協(xié)議要求的480us以上while(i>0)i--;ds=1;//產(chǎn)生一個(gè)上升沿,進(jìn)入等待應(yīng)答狀態(tài)i=4;while(i>0)i--;}voiddsWait(){unsignedinti;while(ds);while(~ds);//檢測(cè)到應(yīng)答脈沖i=4;while(i>0)i--;}//向DS18B20讀取一位數(shù)據(jù)//讀一位,讓DS18B20一小周期低電平,然后兩小周期高電平,//之后DS18B20則會(huì)輸出持續(xù)一段時(shí)間的一位數(shù)據(jù)bitreadBit(){unsignedinti;bitb;ds=0;i++;//延時(shí)約8us,符合協(xié)議要求至少保持1usds=1;i++;i++;//延時(shí)約16us,符合協(xié)議要求的至少延時(shí)15us以上b=ds;i=8;while(i>0)i--;//延時(shí)約64us,符合讀時(shí)隙不低于60us要求returnb;}//讀取一字節(jié)數(shù)據(jù),通過調(diào)用readBit()來實(shí)現(xiàn)unsignedcharreadByte(){unsignedinti;unsignedcharj,dat;dat=0;for(i=0;i<8;i++){j=readBit();//最先讀出的是最低位數(shù)據(jù)dat=(j<<7)|(dat>>1);}returndat;}//向DS18B20寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)入一字節(jié)數(shù)據(jù)voidwriteByte(unsignedchardat){unsignedinti;unsignedcharj;bitb;for(j=0;j<8;j++){b=dat&0x01;dat>>=1;//寫"1",將DQ拉低15us后,在15us~60us內(nèi)將DQ拉高,即完成寫1if(b){ds=0;i++;i++;//拉低約16us,符號(hào)要求15~60us內(nèi)ds=1;i=8;while(i>0)i--;//延時(shí)約64us,符合寫時(shí)隙不低于60us要求}else//寫"0",將DQ拉低60us~120us{ds=0;i=8;while(i>0)i--;//拉低約64us,符號(hào)要求ds=1;i++;i++;//整個(gè)寫0時(shí)隙過程已經(jīng)超過60us,這里就不用像寫1那樣,再延時(shí)64us了}}}//向DS18B20發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令voidsendChangeCmd(){dsInit();//初始化DS18B20,無論什么命令,首先都要發(fā)起初始化dsWait();//等待DS18B20應(yīng)答delayMs(1);//延時(shí)1ms,因?yàn)镈S18B20會(huì)拉低DQ60~240us作為應(yīng)答信號(hào)writeByte(0xcc);//寫入跳過序列號(hào)命令字SkipRomwriteByte(0x44);//寫入溫度轉(zhuǎn)換命令字ConvertT}//向DS18B20發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令voidsendReadCmd(){dsInit();dsWait();delayMs(1);writeByte(0xcc);//寫入跳過序列號(hào)命令字SkipRomwriteByte(0xbe);//寫入讀取數(shù)據(jù)令字ReadScratchpad}//獲取當(dāng)前溫度值intgetTmpValue(){unsignedinttmpvalue;intvalue;//存放溫度數(shù)值floatt;unsignedcharlow,high;sendReadCmd();//連續(xù)讀取兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)low=readByte();high=readByte();//將高低兩個(gè)字節(jié)合成一個(gè)整形變量//計(jì)算機(jī)中對(duì)于負(fù)數(shù)是利用補(bǔ)碼來表示的//若是負(fù)值,讀取出來的數(shù)值是用補(bǔ)碼表示的,可直接賦值給int型的valuetmpvalue=high;tmpvalue<<=8;tmpvalue|=low;value=tmpvalue;//使用DS18B20的默認(rèn)分辨率12位,精確度為0.0625度,即讀回?cái)?shù)據(jù)的最低位代表0.0625度t=value*0.0625;//將它放大100倍,使顯示時(shí)可顯示小數(shù)點(diǎn)后兩位,并對(duì)小數(shù)點(diǎn)后第三進(jìn)行4舍5入//如t=11.0625,進(jìn)行計(jì)數(shù)后,得到value=1106,即11.06度//如t=-11.0625,進(jìn)行計(jì)數(shù)后,得到value=-1106,即-11.06度value=t*100+(value>0?0.5:-0.5);//大于0加0.5,小于0減0.5returnvalue;}voiddisplay(intv){unsignedcharcount;unsignedchardatas[]={0,0,0,0,0};unsignedinttmp=abs(v);datas[0]=tmp/10000;datas[1]=tmp%10000/1000;datas[2]=tmp%1000/100;datas[3]=tmp%100/10;datas[4]=tmp%10;writeComm(0xc0+3);if(v<0){writeString("-",2);}else{writeString("+",2);}if(datas[0]!=0){writeData('0'+datas[0]);}for(count=1;count!=5;count++){writeData('0'+datas[count]);if(count==2){writeData('.');}}}/*****************報(bào)警子函數(shù)*******************/、、/*voidalarm(void){ if((getTmpValue()>3000)) beep=0; else beep=1; }/**//*****************************DS18B20*******************************/voidmain(){uchartable[]="NowTemperature:";delayMs(1);sendChangeCmd();init();writeComm(0x80);writeString(table,16);while(1){delayMs(1000);//溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間需要750ms以上writeComm(0xc0); display(getTmpValue()); alarm(); sendChangeCmd(); } }DesignforWindTurbineGearboxConditionMonitoringSystemBasedonDSPAbstract:Thegearboxofdoubly-fedgeneratorsisanindispensableCorecomponents,isalsothecomponentwhichismostlikelytooccurfaultinthewindgenerator.Becausetheenvironmentisbadandmaintenanceisdifficult,itisveryimportanttorealizeremoteconditionmonitoring.Thedesigntakesgearboxofdoubly-fedgeneratorsinonewindfarmastheresearchobject,andittakesDSPascoreprocessor.ThegearboxconditionmonitoringsystemshowsvibrationconditionsofthegearboxthroughthePCi
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