基于單片機控制的數字溫控器

1、基于單片機控制的數字溫控器摘要：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，加以完善。關鍵詞:單片機數字控制溫度計DS18B2074LS1641. 引言隨著人們生活水平的提高，現在的很多地方都用到了與電有關的器件，而這些器件又大都與溫度有關，例如：燒開水的鍋爐需要測溫度、家庭用的電磁爐需要測溫度等等；所以數字溫度計也普遍存在于人們的生活當中，而本電路就是結合這種思路和參考一些資料所設計的電

2、路，這種電路可以和方便的用在我們生活當中，給人們的生活帶來很大的方便。2.總體設計方案2.1 設計思路溫度只要在所設定的上下溫度界限內，就會在顯示設備中精確的顯示出來，如果溫度超過了所設定的溫度界限，就發(fā)出報警聲。能夠及時向溫度監(jiān)控人員發(fā)出溫度超限信息。便于溫控人員及時的調整與控制。另外此溫度控制器操作簡單，體積小，靈敏度高，精度高。2.2 總體設計方框圖如圖1所示 顯示電路報警電路測溫電路晶振電路復位電路鍵盤輸入89C51單片機圖1 總體設計方框圖3.設計組成即原理分析3.1 顯示電路 本電路采用串行口顯示，利用74LS164來驅動，數碼管顯示，74LS164的外圍引腳圖如圖2所示。74LS

3、164是串行輸入并行輸出的移位寄存器，并帶有清除端，其中Q0-Q7為并行輸出端，MR為清除端，當它為零電平時使74LS164清零，A、B為串行輸入端，CLK為時鐘脈沖輸入端，在脈沖的上升沿實現移位。當CLK=0、MR=1時，74LS164保持原來的數據狀態(tài)。圖中外接4片74LS164作為4位LED顯示器的靜態(tài)連接口，74LS164的低電平輸出電流為8MA，可直接驅動共陽極LED。采用軟件譯碼向74LS164輸出字型碼，由于顯示器是靜態(tài)的主程序可不必掃描顯示器。從而節(jié)省很多的時間。圖2 顯示電路3.2 蜂鳴報警電路圖3 蜂鳴報警電路圖在圖3中，P3.7接晶體管的基極輸入端，當P3.7輸出高電平1

4、時，晶體管導通，壓電蜂鳴器兩端獲得+5V的電壓而鳴叫，當P3.7輸出低電平0時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)生。在本電路中，當所測試的溫度超過-55110攝氏度是，使P 3.7口為高電平，從而使蜂鳴器發(fā)出報警的聲音，相反的情況下P3.7口保持低電平，三極管截止，蜂鳴器因沒獲得電壓而不報警。3.3 溫度傳感器工作原理DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等感溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現位的數字值讀數方式。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

5、以并聯在惟一的三線上，實現多點組網功能無須外部器件可通過數據線供電，電壓范圍為3.05.5零待機功耗溫度以或12位數字用戶可定義的非易失性溫度報警設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，但不能正常工作。圖4 DS1820外形封裝圖DS18B20采用腳封裝或腳封裝，其外形封裝圖如圖3所示。其各引腳的功能說明如表1所示。DS18B20的內部結構圖如圖6所示，它有三個主要的數據部件（1）64 位激光（aseredROM）（2）溫度靈敏元件 （3）非易失性溫度告警觸發(fā)器TH 和TL。器件從單線的通信線取得其電源，在信號線為高

6、電平的時間周期內，能量貯存在內部的電容器中在單信號線為低電平的時間期內斷開此電源。直到信號線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娙蓦娫礊橹棺鳛榱硪环N可供選擇的方法。DS1820 也可用外部5V 電源供電。表1 DS1820各引腳功能說明C64位ROM和單線接口低溫觸發(fā)器TLI/O配置寄存器高溫觸發(fā)器TH存儲器與控制邏輯8位CRC發(fā)生器溫度傳感器VDD高速緩沖圖6 DS18B20內部結構方框圖表2 RAM的8字節(jié)存儲器DS18B20溫度傳感器的內部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結構為字節(jié)的存儲器，結構表2所示。頭個字節(jié)包含測得的溫度信息，第和第字節(jié)TH和

7、TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第個字節(jié)，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率。高速暫存的第、字節(jié)保留未用，表現為全邏輯。第字節(jié)讀出前面所有字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗數據，從而保證通信數據的正確性。當符號位時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制值勤。DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式。單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MO

8、SFET管來完成對總線的上拉。由于DS18B20采用的是1Wire總線協(xié)議方式，即在一根數據線實現數據的雙向傳輸，而對AT89S51單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數據的傳輸都是從由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數據，在進行寫命令

9、后，主機需啟動讀時序完成數據接收。數據和命令的傳輸都是低位在先。其復位時序如圖7所示圖 7DS18B20復位時序對于DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。 讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在15秒之內就得釋放單總線，以讓DS18B20把數據傳輸到單總線上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。其讀時序如圖8所示。圖8DS18B20讀時序對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線

10、上的“0”電平，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內就得釋放單總線。其時序圖如圖9所示。圖9 DS18B20寫時序4 總結與體會經過將近三周的單片機實習，在指導老師和同學的幫助下，我確實學到了不少平時在課堂上所學不到的知識。這樣的實習不論是對我們的理論知識還是實踐能力都有很大的幫助，經過這些實習可以使我們能更快更準確的掌握專業(yè)方面的理論知識。我們這次的設計是基于單片機控制的數字溫度計，雖然說我們已經學習過單片機課程，但是對于單片機這個詞還是有些陌生。并不是太清楚單片機的功能和性能方面的知識，為了使自己設計的題目更加合理，我可以說是在圖書館查閱了很多有關單片機和溫度傳感器方面的知識，

11、也對別人設計的相關題目進行了參考和分析。就拿我們設計中的溫度傳感器的驅動電路來說，雖然說我們所查閱的資料上有很多關于檢測溫的電路，有集成電路的，場效應管的，再就是我們本章使用的DS1820。剛開始的時候看到這些電路覺得這些電路都不錯，都挺符合自己所設計的要求，經過自己仔細分析和同學探討，得到的結論是，雖然說資料上的驅動電路在理論分析上是行的通的，如果把它拿到實際的電路中，可以看到它并不一定能起到我們所要達到的目的。由于這些原因，我們幾個最終決定用DS1820，用DS1820不僅能滿足測量溫度方面的需求，同時還能直接轉換為數字量。我感覺這次實習我們得到更多的是，對辦任何事情我們都要先經過認真細致

12、的觀察和分析，才能確定我們到底該如何去做它，要不然，只會是事倍功半，耽誤我們的辦事效率。我覺得這個方面的經驗是最寶貴的，也是我們在畢業(yè)后，進入社會所必須的能力。我們也只有具備了這個基本的能力后，才不至于在以后的生活，學習和工作中誤入歧途，對自己和對他人造成不必要的損失?？傊ㄟ^這次實習，我真正學到了很多東西，真正體會到了理論聯系實際的重要性。我想如果在平時多搞幾次這樣的實習，那我們的知識會掌握的更多，更牢固。最后，衷心感謝輔導老師的指導和同學的幫助！參考文獻：1 周航慈著.單片機應用程序設計基礎.北京：電子工業(yè)出版社，1997年7月2 朱承高.電工及電子技術手冊M.北京：高等教育出版社，19

13、903 閻石.數字電子技術基礎（第三版）. 北京：高等教育出版社，19894 廖常初.現場總線概述J.電工技術，1999.65 李廣弟編著.單片機應用程序設計基礎.北京：北京航空航天大學出版社，1994年6月附錄一：圖10 程序流程圖附錄二總體電路圖附錄三程序清單：WENDUL EQU 29HWENDUH EQU 28HDQ EQU P3.2XIAOSHU EQU 27HZHENGSHU EQU 26HBIAOZHI BIT 50HORG 0000H AJMP MAINORG 0030HMAIN:MOV SCON,#00H ACALL DUWEN ACALL ZHENGHE ACALL BCD

14、 LCALL DISP ACALL TIME1 AJMP MAINDUWEN:SETB DQ ACALL FUWEI JB BIAOZHI,CUNZAI RETCUNZAI: MOV A,#0CCH ACALL XIE MOV A,#44H ACALL XIE ACALL TIME1 ACALL FUWEI MOV A,#0CCH ACALL XIE MOV A,#0BEH ACALL XIE ACALL DUSHU CLR P3.3;報警 RETFUWEI:SETB DQ NOP CLR DQ MOV R0,#3INTE: MOV R1,#107KK1:DJNZ R1,KK1DJNZ R0,

15、INTESETB DQNOPNOPNOPMOV R0,#25INTE1:JNB DQ,INTE2DJNZ R0,INTE1AJMP INTE3INTE2:SETB BIAOZHI CLR P1.0 AJMP INTE4INTE3:CLR BIAOZHI AJMP INTE5INTE4:MOV R0,#120KK:DJNZ R0,KKINTE5:SETB DQRETXIE:MOV R2,#8 CLR CLP:CLR DQ MOV R3,#6LL1:DJNZ R3,LL1RRC AMOV DQ,CMOV R3,#23LL:DJNZ R3,LL SETB DQ NOP NOPDJNZ R2,LPSE

16、TB DQRETDUSHU:MOV R4,#2 MOV R1,#WENDULRE:MOV R2,#8RE1:CLR CSETB DQNOPNOPCLR DQNOPNOPNOPSETB DQMOV R3,#9DJNZ R3,$MOV C,DQMOV R3,#23NN:DJNZ R3,NNRRC ADJNZ R2,RE1MOV R1,ADEC R1DJNZ R4,RERETZHENGHE:MOV A,#0FH ANL A,WENDUL MOV XIAOSHU,A MOV A,WENDUL MOV C,40H RRC A MOV C,41H RRC A MOV C,42H RRC A MOV C,4

17、3H RRC A MOV ZHENGSHU,A RETBCD:MOV A,ZHENGSHUMOV B,#10DIV ABMOV 50H,AMOV 51H,BMOV A,XIAOSHUMOV R0,#52HMOV R2,#4D0:MOV B,#10 MUL AB MOV B,#16 DIV AB MOV R0,A INC R0 MOV A,B DJNZ R2,D0RETDISP:ACALL TIMEMOV R7,#6MOV DPTR,#TABMOV R0,#55HLP1:MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR CJNE R7,#2,NE1 ANL A,#07FHNE1:MOV SBUF,A JNB T