基于AT89C51

基于AT89C51＆DS18B20的数字温度计设计阅读：0次上传时间：2010-02-21投稿网友：再現車仁表(已传资料35套)笔名：吴枫年龄：99专业：等级：性别：男积分：6091行业：其它经验值：4注册时间：2009-12-07最近登陆时间：2010-04-1210:33所在地区：广东省-潮州市[加为好友][给我留言]工程地点：相关资料：没有相关内容简介：本文介绍了一种以AT89C51为主要控制器件，以DS18B20为温度传感器的新型数字温度计设计方法，其硬件电路包括主控制器，测温电路和显示电路等。该温度计用于软件编写过程中对上下报警温度值设置，当温度不在设置范围内时，可以报警。与传统的温度计相比，该数字温度计减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。关键字：温度计传感器控制器[1][2][3]1引言随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比,这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。选用AT89C51型单片机作为主控制器件，DS18B20作为测温传感器通过4位共阳极LED数码管串口传送数据,实现温度显示。通过DS18B20直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在0℃～100℃最大线性偏差小于0.1℃。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。2系统硬件设计方案根据系统功能要求，构造图1所示的系统原理结构框图。2.1单片机的选择AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件,该器件是INTEL公司生产的MCS-51系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS-51的CMOS产品。不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，而且继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。2.2温度传感器与单片机的连接温度传感器的单总线（1-Wire）与单片机的P2.0连接，P2.0是单片机的高位地址线A8。P2端口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O，其输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对该端口写“1”，可通过内部上拉电阻将其端口拉至高电平，此时可作为输入口使用，这是因为内部存在上拉电阻，某一引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，如执行MOVXDPTR指令，则表示P2端口送出高8位的地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，可执行MOVXRI指令，P2端口内容即为特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器内容，整个访问期间不改变。在Flash编程和程序校验时，P2端口也接收高位地址和其他控制信号。图2为DS18B20内部结构。图3为DS18B20与单片机的接口电路。2.3复位信号及外部复位电路单片机的P1.6端口是MAX813看门狗电路中喂狗信号的输入端，即单片机每执行一次程序就设置一次喂狗信号，清零看门狗器件。若程序出现异常，单片机引脚RST将出现两个机器周期以上的高电平，使其复位。该复位信号高电平有效，其有效时间应持续24个振荡脉冲周期即两个机器周期以上。若使用频率为12MHz的晶体振荡器，则复位信号持续时间应超过2μs才完成复位操作。2.4单片机与报警电路系统中的报警电路是由发光二极管和限流电阻组成，并与单片机的P1.2端口连接。P1端口的作用和接法与P2端口相同，不同的是在Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址数据。2.5电源电路由于该系统需要稳定的5V电源，因此设计时必须采用能满足电压、电流和稳定性要求的电源。该电源采用三端集成稳压器LM7805。它仅有输入端、输出端及公共端3个引脚，其内部设有过流保护、过热保护及调整管安全保护电路，由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作为稳压电源。图4为电源电路连接图。2.6显示电路采用技术成熟的74HC164实现串并转换。LED显示分为静态显示和动态显示。这里采用静态显示,系统通过单片机的串行口来实现静态显示。串行口为方式零状态，即工作在移位寄存器方式，波特率为振荡频率的1/12。当器件执行任何一条将SBUF作为目的寄存器的命令时，数据便开始从RXD端发送。在写信号有效时，相隔一个机器周期后发送控制端SEND有效，即允许RXD发送数据，同时允许从TXD端输出移位脉冲。图5为显示电路的连接图。2.7看门狗电路系统中把P1.6作为看门狗的“喂狗”信号；将MAX813的RESET与单片机的复位信号RST连接。由于单片机每执行一次程序,就会给看门狗器件一个复位信号,这样也可以用手工方式实现复位。当按键按下时，SW-SPST就会在MAX813引脚产生一个超过200ms的低电平,其实看门狗器件在1.6s时间内没有复位,使7引脚输出一个复位信号的作用是相同的，其连接图如图6所示。3软件设计DS18B20的主要数据元件有：64位激光LaseredROM，温度灵敏元件和非易失性温度告警触发器TH和TL。DSB1820可以从单总线获取电源，当信号线为高电平时，将能量贮存在内部电容器中；当单信号线为低电平时，将该电源断开，直到信号线变为高电平重新接上寄生（电容）电源为止。此外，还可外接5V电源，给DS18B20供电。DS18B20的供电方式灵活，利用外接电源还可增加系统的稳定性和可靠性。图7为读取数据流程图。4数据测试将温度传感器与冰水混合物接触,经过充分搅拌达到热平衡后调节系统,使显示读数为0.00(标定0℃)；利用气压计读出当时当地的大气压强,并根据大气压强和当地重力加速度计算出当时的实际压强；根据沸点与压强的关系查出沸点温度。把温度传感器放入沸水中,待显示读数稳定后重新调节，使显示器显示读数等于当地当时沸点温度后工作结束。该温度计的量程为-50℃～150℃,读数精度为0.1℃,实际使用一般在0℃～100℃。采用0℃～50℃和50℃～100℃的精密水银温度计作检验标准,对设计的温度计进行测试，其结果表明能达到该精度要求。5结语该温度测试系统不仅具有结构简单、体积小、价格低廉、精确度较高、反应速度较快、数字化显示和不易损坏等特点，而且性能稳定，适用范围广，因此特别适用于对测温要求比较准确的场所。