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1、4智能溫度計的設(shè)計文獻(xiàn)綜述1.前言:單片機是指芯片本身,而單片機系統(tǒng)是為實現(xiàn)某一個控制應(yīng)用需要由用戶設(shè)計的,是一個圍繞單片機芯片而組建的計算機應(yīng)用系統(tǒng),這是單片機應(yīng)用系統(tǒng)。單片機開發(fā)系統(tǒng)是指單片機開發(fā)調(diào)試的工具。單片機自問世以來,性能不斷提高和完善,其資源又能滿足很多應(yīng)用場合的需要,加之單片機具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等特點,因此,在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算器、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機應(yīng)用系統(tǒng)。單片機的潛力越來越被人們所重視。特別是當(dāng)前用cmos工藝制成的各種單片機,由于功耗低,使用的溫

2、度范圍大,抗干擾能力強、能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場合,更加擴大了單片機的應(yīng)用范圍,也進(jìn)一步促使單片機性能的發(fā)展。而現(xiàn)在單片機在農(nóng)業(yè)上也有了很多的應(yīng)用。溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常遇到的一個物理量。測量溫度的基本方法是使用溫度計直接讀取溫度。最常見到的測量溫度的工具是各種各樣的溫度計,例如,水銀玻璃溫度計,酒精溫度計,熱電偶或熱電阻溫度計等。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低,人們必須通過讀取刻度值的多少來測量溫度。利用單片機和溫度傳感器構(gòu)成的電子式智能溫度計就可以直接測量溫度,得到溫度的數(shù)字值,既簡單方便,又直觀準(zhǔn)確。2.正文:采用單總線數(shù)字溫度傳感器ds18b2

3、0測量溫度,直接輸出數(shù)字信號。便于單片機處理及控制,節(jié)省硬件電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定,此元件線形性能好,在0100時,最大線形偏差小于1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ds1820和微控制器at89s52構(gòu)成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號到微控制器。每只ds18b20具有一個獨有的不可修改的64位序列號,根據(jù)序列號可訪問不同的器件。這樣一條總線上可以掛接多個ds18b20傳感器,實現(xiàn)多點溫度測量,輕松的組建傳感網(wǎng)絡(luò)。ds18b20溫度傳感器是美國dallas半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器,與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比,它

4、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)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。dsi8b20的主要性能特點如下:.具有獨特的單線接口方式,ds18b20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。.在使用中不需要任何外圍元件。.可用數(shù)據(jù)線供電,電壓范圍為3.05.5v。測溫范圍為-55+125,測溫分辨率為0.5。.通過編程可實現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式。.用戶可自己設(shè)定非易失性的報警上下門限值,并支持多點組網(wǎng)功能,多個dsl8b20可以并聯(lián)在唯一的三線上來實現(xiàn)多點測溫。.具有獨特的負(fù)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

5、的測溫原理:低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小,故可用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號給減法計數(shù)器1,高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化,其振蕩頻率會有明顯改變,其所產(chǎn)生的信號可作為減法計數(shù)器2的脈沖輸人。隱含著的計數(shù)門可在打開時,使ds18b20對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù),進(jìn)而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定,每次測量前,首先將-55所對應(yīng)的基數(shù)分別置人減法計數(shù)器1和溫度寄存器中,以使測量時減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器l可對低溫度系數(shù)晶振所產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù),當(dāng)減法計數(shù)器l的預(yù)置值減到0時,溫度寄存器的值將加1,此后減法計

6、數(shù)器l的預(yù)置將重新被裝人,此后減法計數(shù)器衛(wèi)重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù),如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時,系統(tǒng)將停止溫度寄存器值的累加,此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。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)門未關(guān)閉,系統(tǒng)就會重復(fù)上述過程,直到溫度寄存器達(dá)到被測溫度值。另外,由于dsi8b20的單線通信功能是分時完成的,它有嚴(yán)格的時隙概念,因此,其讀寫時序很重要。對ds18b20的各種操作都必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為:初始化dsi8b20(發(fā)復(fù)位脈沖)發(fā)rom功能命令發(fā)存儲器操作命令斗處理數(shù)據(jù)ds18b20的各種操作的時序i

7、到均與ds1820相同。采用液晶顯示器件,液晶顯示平穩(wěn)、省電、美觀,更容易實現(xiàn)題目要求,對后續(xù)的功能兼容性高,只需將軟件作修改即可,可操作性強,也易于讀數(shù),采用rt1602 兩行十六個字符的顯示,能同時顯示日期、時間、星期、溫度。在實際電路中,p2與rt1602的d0-d7相接,r/w與單片機的wr相連接,rs與單片機的rd相接,e與單片機的t1相接,控制rt1602的顯示。ds1302是dallas公司推出的涓流充電時鐘芯片,內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)ram,通過簡單的串行接口與單片機進(jìn)行通信。實時時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、月、年的信息,每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整,

8、時鐘操作可通過am/pm指示決定采用24或12小時格式,ds1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信,僅需用到三個口線:(1)res復(fù)位;(2)i/o數(shù)據(jù)線;(3)sclk串行時鐘。時鐘ram的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達(dá)31個字節(jié)的字符組方式通信。本系統(tǒng)中用到八個按鍵,用p1的8個i/o口接8個獨立式按鍵即可滿足需要,軟件消抖處理,準(zhǔn)確判斷去執(zhí)行相應(yīng)的程序。3.總結(jié):本課程設(shè)計敘述了智能溫度計的設(shè)計,包括硬件組成和軟件的設(shè)計,該系統(tǒng)在硬件設(shè)計上主要是通過溫度傳感器對溫度進(jìn)行采集,把溫度轉(zhuǎn)換成變化的電壓,然后由放大器將信號放大,通過a/d轉(zhuǎn)換器,mc14433將模擬溫度電壓信號轉(zhuǎn)化

9、為對應(yīng)的數(shù)字溫度信號電壓。其硬件設(shè)計中最為核心的器件是單片機89c51,它一方面控制a/d轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換,另一方面,將采集到的數(shù)字溫度電壓值經(jīng)計算機處理得到相應(yīng)的溫度值,送到led顯示器,以數(shù)字形式顯示測量的溫度。整個系統(tǒng)的軟件編程就是通過匯編語言對單片機mt89c51實現(xiàn)其控制功能。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,簡單可靠,操作靈活,功能強大,性能價格比高,較好的滿足了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研的需要。通過本次的設(shè)計,參考了大量的資料,讓我認(rèn)識到了單片機功能的強大,讓我學(xué)到了很多,受益匪淺!4.參考文獻(xiàn):1 李廣弟.朱月秀.冷祖祁單片機基礎(chǔ).北京航空航天大學(xué)出版社.2 沈克永.羅中華單片機原理與應(yīng)用.人民郵電出版社.3 鄒振春.王宗和單片機實訓(xùn).高等教育出版社.4 周志德.單片機原理及應(yīng)用.高等教育出版社.5 黃友銳.單片機原理及應(yīng)用.合肥工業(yè)大學(xué)出版社.6 王瓊.單片機原理及應(yīng)用.合肥工業(yè)大學(xué)

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