基于51單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)00896

1、基于51單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)來(lái)源：微計(jì)算機(jī)信息  作者：趙娜 趙剛 于珍珠 郭守清摘要: 單片機(jī)在檢測(cè)和控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用, 溫度則是系統(tǒng)常需要測(cè)量、控制和保持的一個(gè)量。 本文從硬件和軟件兩方面介紹了AT89C2051單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)硬件原理圖和程序框圖作了簡(jiǎn)潔的描述。 關(guān)鍵詞: 單片機(jī)AT89C2051;溫度傳感器DS18B20;溫度;測(cè)量 引言     單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛,并且在很多電子產(chǎn)品中也將其用到溫度檢測(cè)和溫度控制。為此在本文中作者設(shè)計(jì)了基于atmel公司的

2、AT89C2051的溫度測(cè)量系統(tǒng)。這是一種低成本的利用單片機(jī)多余I/O口實(shí)現(xiàn)的溫度檢測(cè)電路, 該電路非常簡(jiǎn)單, 易于實(shí)現(xiàn), 并且適用于幾乎所有類(lèi)型的單片機(jī)。 一.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)     系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。 1.1    數(shù)據(jù)采集      數(shù)據(jù)采集電路如圖2所示, 由溫度傳感器DS18B20采集被控對(duì)象的實(shí)時(shí)溫度, 提供給AT89C2051的P3.2口作為數(shù)據(jù)輸入。在本次設(shè)計(jì)中我們所控的對(duì)象為所處室溫。當(dāng)然作為改進(jìn)我們可

3、以把傳感器與電路板分離，由數(shù)據(jù)線(xiàn)相連進(jìn)行通訊，便于測(cè)量多種對(duì)象。                                         DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線(xiàn)式數(shù)字溫度傳感器，具有

4、3引腳TO92小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為55125,可編程為9位12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，支持3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線(xiàn)上，CPU只需一根端口線(xiàn)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(xiàn)和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。分辨率設(shè)定，及用戶(hù)設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20使電壓、特性有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合

5、自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。如圖2所示DS18B20的2腳DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；1腳GND為電源地；3腳VDD為外接供電電源輸入端。     AT89C2051（以下簡(jiǎn)稱(chēng)2051）是一枚8051兼容的單片機(jī)微控器，與Intel的MCS-51完全兼容，內(nèi)藏2K的可程序化Flash存儲(chǔ)體，內(nèi)部有128B字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，可直接推動(dòng)LED，與8051完全相同，有15個(gè)可程序化的I/O點(diǎn)，分別是P1端口與P3端口（少了P3.6）。1.2    接口電路 圖2 單片機(jī)2051與溫度傳感器DS18B20的連接圖 

6、   接口電路由ATMEL公司的2051單片機(jī)、ULN2003達(dá)林頓芯片、4511BCD譯碼器、串行EEPROM24C16（保存系統(tǒng)參數(shù)）、MAX232、數(shù)碼管及外圍電路構(gòu)成, 單片機(jī)以并行通信方式從P1.0P1.7口輸出控制信號(hào),通過(guò)4511BCD譯碼器譯碼，用2個(gè)共陰極LED靜態(tài)顯示溫度的十位、個(gè)位。     串行EEPROM24C16是標(biāo)準(zhǔn)I2C規(guī)格且只要兩根引腳就能讀寫(xiě)。由于單片機(jī)2051的P1是一個(gè)雙向的I/O端口，所以在我們?cè)谠O(shè)計(jì)中將P1端口當(dāng)成輸出端口用。由圖2可知，P1.7作為串性的時(shí)鐘輸出信號(hào)與24C16的第6腳相接

7、，P1.6則作為串行數(shù)據(jù)輸出接到24C16的第5腳。P1. 4和P1.5則作為兩個(gè)數(shù)碼管的位選信號(hào)控制，在P1.4=1時(shí)，選中第一個(gè)數(shù)碼管（個(gè)位）；P1.5=1時(shí)，選中第二個(gè)數(shù)碼管（十位）。P1.0P1.3的輸出信號(hào)接到譯碼器4511上作為數(shù)碼管的顯示。此外，由于單片機(jī)2051的P3端口有特殊的功能，P3.0（RXD）串行輸入端口，P3.1（TXD）串行輸出端口，P3.2（INTO）外部中斷0，P3.3（INT1）外部中斷1P3.4，（T0） 外部定時(shí)/計(jì)數(shù)輸入點(diǎn)，P3.5（T1）外部定時(shí)/計(jì)數(shù)輸入點(diǎn)。由圖2可知，P3.0和P3.1作為與MAX232串行通信的接口；P3.2和P3.3

8、作為中斷信號(hào)接口；P3.4和P3.5作為外部定時(shí)/記數(shù)輸入點(diǎn)。P3.7作為一個(gè)脈沖輸出，控制發(fā)光二極管的亮滅。     由于在電路中采用的共陰極的LED數(shù)碼管，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)加了一個(gè)達(dá)林頓電路ULN2003對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，產(chǎn)生足夠大的電流驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。由于4511只能進(jìn)行BCD十進(jìn)制譯碼，只能譯到0至9，所以在這里我們利用4511譯碼輸出我們所需要的溫度。 1.3    報(bào)警電路簡(jiǎn)介 圖3 溫度在七段數(shù)碼管上顯示連接圖    本文中所設(shè)計(jì)的報(bào)警電路較為簡(jiǎn)單，由一個(gè)自我震蕩型的蜂鳴器

9、（只要在蜂鳴器兩端加上超過(guò)3V的電壓，蜂鳴器就會(huì)叫個(gè)不停）和一個(gè)發(fā)光二極管組成（如圖3所示）。在這次設(shè)計(jì)中蜂鳴器是通過(guò)ULN2003電流放大IC來(lái)控制。在我們所要求的溫度達(dá)到一定的上界或者下界時(shí)（在文中我們?cè)O(shè)置的上界溫度是45，下界溫度是5），報(bào)警電路開(kāi)始工作，主要程序設(shè)計(jì)如下： main()/主函數(shù)                         

10、;      unsigned char i=0;  unsigned int m,n;   while(1)   i=ReadTemperature();/讀溫度  if(i>0 && i<=10)      /如果溫度在0到10度之間直接給七段數(shù)碼管賦值  P1=designP1i;  else/如果溫度大于10度

11、 m=i%10;/先給第一個(gè)七段數(shù)碼管賦值   D1=1;   D2=0;   P1=designP1m;                                n=i/10;/再給第二個(gè)七段數(shù)碼管賦值 

12、0; D1=0;   D2=1;   P1=designP1n;   if(n>=4&&m>=5)%(m<=5)/判斷溫度的取值范圍，如果大于45或小于5度，則蜂鳴器叫，發(fā)光二極管閃爍    int a,b;    Q1=1;/蜂鳴器叫    for(a=0;a<1000;a+)/發(fā)光二極管閃爍    for(b=0;b<1000;b+)  

13、   Q2=1;    for(a=0;a<1000;a+)    for(b=0;b<1000;b+)     Q2=0; 二.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 圖4 系統(tǒng)程序流程圖2.1 系統(tǒng)程序流程圖     系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示。2.2 溫度部分軟件設(shè)計(jì)            

14、0;                              DS18B20的一線(xiàn)工作協(xié)議流程是：初始化ROM操作指令存儲(chǔ)器操作指令數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序。故主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)

15、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(xiàn)下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。程序主要函數(shù)部分如下： （1）初始化函數(shù) /讀一個(gè)字節(jié)函數(shù) ReadOneChar(void) unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i>0;i-)   DQ = 0; / 給脈沖信號(hào)

16、   dat>>=1;   DQ = 1; / 給脈沖信號(hào)   if(DQ)    dat|=0x80;   delay(4);  return(dat); /寫(xiě)一個(gè)字節(jié)函數(shù) WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0;  for (i=8; i>0; i-)  DQ

17、0;= 0;   DQ = dat&0x01;   delay(5);   DQ = 1;   dat>>=1; （2）讀取溫度并計(jì)算函數(shù) ReadTemperature(void) unsigned char a=0; unsigned char b=0; unsigned int t=0; float tt=0; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0

18、xCC); / 跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0x44); / 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); /跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0xBE); /讀取溫度寄存器等（共可讀9個(gè)寄存器） 前兩個(gè)就是溫度 a=ReadOneChar(); b=ReadOneChar(); t=b; t<<=8; t=t|a; tt=t*0.0625; t= tt*10+0.5; /放大10倍輸出并四舍五入-此行沒(méi)用 （3）主程序部分見(jiàn)前 return(t); 三. 結(jié)束語(yǔ)     AT89C2051單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境要求