溫度顯示控制系統(tǒng)

1、.基于51單片機(jī)溫度采集控制系統(tǒng)學(xué)號(hào)： 20080108 姓名： 仇爽 專業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 班級(jí)： 08級(jí)3班 簡(jiǎn)介：溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常要測(cè)量的一個(gè)物理量。因此，這次的課程設(shè)計(jì)我們決定設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的溫度采集控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由DS18B20采集外界溫度值，通過(guò)獨(dú)特的單總線接口方式，將溫度轉(zhuǎn)換值傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)AT89C51。單片機(jī)對(duì)溫度值做相應(yīng)運(yùn)算，顯示在數(shù)碼管上，并輸出PWM波控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速，同時(shí)，若溫度超出設(shè)定的限值，則蜂鳴器報(bào)警。此次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于對(duì)DS18B20 的應(yīng)用。一、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常要測(cè)量的一個(gè)物理量。因此，

2、這次的課程設(shè)計(jì)我們決定設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的溫度采集控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖如下所示。數(shù)據(jù)顯示 89C51數(shù)據(jù)采集鍵盤輸入電源控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)報(bào)警告顯示我們?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)系統(tǒng)，其核心元件包括：51系列單片機(jī)AT89C51，數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，數(shù)碼管，直流電動(dòng)機(jī)。其中我們用對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的控制模擬對(duì)加熱爐的控制。該系統(tǒng)主要由DS18B20采集外界溫度值，通過(guò)獨(dú)特的單總線接口方式，將溫度轉(zhuǎn)換值傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)AT89C51。單片機(jī)AT89C51對(duì)溫度值做相應(yīng)運(yùn)算，將溫度值顯示在數(shù)碼管上。另外單片機(jī)根據(jù)溫度值輸出PWM波控制直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)速。另外該系統(tǒng)可以用矩陣鍵盤設(shè)置上下限溫度值。單片機(jī)將接

3、收的溫度值與設(shè)定的溫度值比較，若溫度超出設(shè)定的限值，則蜂鳴器報(bào)警。二、數(shù)字溫度傳感器原理溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常要測(cè)量的一個(gè)物理量，但多數(shù)溫度傳感器的輸出都是一個(gè)變化的模擬電壓量，不能與計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)直接接口，需要先進(jìn)行轉(zhuǎn)換，才能輸入計(jì)算機(jī)，比較麻煩。例如我們?cè)鹊脑O(shè)計(jì)方案是采用熱敏電阻配合ADC0809采集外界溫度值。但是此法有三個(gè)缺點(diǎn)：一、熱敏電阻精度較低，易受外圍其他電路的影響；二、需要加濾波整流電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，增加系統(tǒng)的體積和成本；三、熱敏電阻采集的溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入單片機(jī)中后，需用插值法查表才能確定具體溫度值，編程實(shí)現(xiàn)比較麻煩，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度。數(shù)字溫度傳感器的

4、產(chǎn)生解決了這個(gè)問(wèn)題，它可以直接把溫度轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字量。目前，市面上常見(jiàn)的數(shù)字溫度傳感器有美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司的DS18xx系列數(shù)字化溫度傳感器和AD公司的AD74xx數(shù)字溫度傳感器。DS18xx系列包括DS1820、DS18B20、DS1822。其中DS18B20和DS1822是DS1820的后續(xù)產(chǎn)品，在使用上與后者兼容，只是在精度上有所差異。這里我們采用DS18B20。DS18B20具有獨(dú)特的單總線接口方式，支持多節(jié)點(diǎn)，使分布式溫度傳感器設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化測(cè)溫時(shí)無(wú)需任何外圍元件，可以通過(guò)數(shù)據(jù)線直接供電，具有超低功耗工作方式。測(cè)溫范圍為-55+125，精度為0.5，可直接將溫度轉(zhuǎn)換值以16位

5、二進(jìn)制數(shù)字碼的方式串行輸出，因此特別適合單線多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。由于傳送的事串行數(shù)據(jù)，可以不需要放大器和A/D轉(zhuǎn)行器，因而這種測(cè)溫方式大大提高了各種溫度測(cè)控系統(tǒng)的可靠性，降低了成本、縮小了體積。DS18B20測(cè)溫系統(tǒng)編程實(shí)現(xiàn)相對(duì)比較容易。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：首先對(duì)DS18B20進(jìn)行初始化，接著一次發(fā)跳過(guò)ROM命令ROM和溫度轉(zhuǎn)換，啟動(dòng)所有DS18B20進(jìn)行讀數(shù)，流程如下：先發(fā)送第一個(gè)DS18B20的序列號(hào)，等轉(zhuǎn)換完成后，發(fā)送讀存儲(chǔ)器命令，讀取第一個(gè)DS18B20的序列號(hào)，等轉(zhuǎn)換完成后，發(fā)送讀存儲(chǔ)器命令，讀取第二個(gè)DS18B20的低溫和高溫?cái)?shù)字。重復(fù)以上過(guò)程，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有在線DS18B20的操作。

6、DS18B20的測(cè)溫系統(tǒng)雖然硬件方面比較簡(jiǎn)單：占用口線少、連接方便以及測(cè)溫度精度高。但系統(tǒng)卻是以相對(duì)復(fù)雜的接口編程為代價(jià)的，因此，DS18B20在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意一下幾方面的問(wèn)題。（1）較低的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償。（2）雖然理論上將，DS18B20支持單總線多節(jié)點(diǎn)方式，但實(shí)際應(yīng)用中并非可以任意掛個(gè)DS18B20。尤其是當(dāng)單總線上所掛的DS18B20達(dá)到一定數(shù)量以后，必須得想法解決總線的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。（3）測(cè)溫系統(tǒng)中采用的DS18B20總線長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)（4）在DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，先DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀到該DS18B20時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，影響整體程序的正常運(yùn)行。（5）如果條件允許，基于DS18B20多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)最好采用屏蔽4芯雙絞線，其中一組為底線和信號(hào)線，另一組分別接VDD和底線。三、軟件流程設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要由1個(gè)主程序，10個(gè)子程序組成。其中10個(gè)子程序包括：初始化DS18B20子程序，讀一字節(jié)子程序，寫一字節(jié)子程序，讀取溫度值子程序（由楊天宇完成）；數(shù)碼管顯示溫度子程序，定時(shí)器中斷報(bào)警子程序（由毛秋萍完成）；矩陣鍵盤輸入子程序，設(shè)置DS18B20溫度報(bào)警值子