室内温度设计系统课设论文.doc
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1、室内温度设计系统课设论文 作者: 日期:3 个人收集整理 勿做商业用途目 录0 前言11总体方案设计11。1设计方案论证11.2 硬件构成22硬件电路设计52.1 主控制器52。2 显示电路62.3 数据采集电路63 软件设计73。1 主程序设计73。2 温度转换程序73.3 温度显示程序84 调试分析95结论及进一步设想10参考文献10课设体会11附录1 电路原理图12附录2 元件清单13附录3 程序源14室内温度检测系统设计刘野 沈阳航空航天大学自动化学院摘要:本文设计了一种基于单片机控制的室内温度检测系统,具有读数方便,测温范围广,输出温度采用数字显示。该设计控制器使用单片机AT89S5
2、1,测温传感器使用DS18B20,用共阴极LED数码管显示,能够准确达到要求. 温度计电路设计控制器采用单片机AT89S51,具有低电压供电和体积小等特点,温度传感器采用DS18B20,DS18B20温度传感器是美国最新推出的一种温度传感器,它能直接读出被测温度,采用单总线协议,即与微机接口仅需占用一个端口,DS18B20的信息仅需一根总线读写,提高了系统的干扰性并且可根据实际要求通过简单的编程实现读数方式,显示电路采用LED动态显示方式。 关键词:单片机 ;DS18B20 ;LED显示;0 前言在信息高速发展的今天,科学技术日新月异,科技的进步带来了测量技术的发展,现代控制设备发生了翻天覆地
3、的变化。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中室内温度检测就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。温度是一个永恒的话题和人们生活环境有着密切关系的物理量,是国际单位制的七个基本单位之一,作为各种信息的感知、采集、转换的功能器件温度传感器的作用日显突出,温度的检测与控制是日常生活中比较典型的应用。如在日常生活中测量并记录室内的温度,可以了解室内温度变化情况1 总体方案设计1.1设计方案论证针对本课题的设计任务,进
4、行分析得到:本次设计用温度传感器进行温度的测量,转化了的温度信号由传感器直接得到了数字信号.该数字温度计的设计,在总体上大致可分为以下几个部分组成:1。单片机控制电路;2.温度传感器;3。 LED显示电路。方案一由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。 方案二 进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感
5、器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了方案二。系统原理框图如图1所示。单片机LED数码管显示DS18B20温传感器数据采集图1 系统原理框图1.2 硬件构成1.21 主控制器 AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件,该器件是INTEL公司生产的系列单片机的基础产品,采用了可靠的COMS工艺制造技术,具有高性能的8位单片机,不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及低功耗特征,而且继承和扩展了MCS48单片机的体系结构和指令系统.AT89C51具有以下标准功能:8K字节FLASH,256
6、字节RAM,32位I/O总线,看门狗定时器2个数据指针,3个16位定时器、计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0也被作为低8位地址/数据使用.在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在FLASH编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节.程序校验时,需要外部上拉电阻。P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时,内部上拉
7、电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入口使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口输出缓冲器驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写1时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入口使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。1.22 LED数码管LED数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的,加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。LED数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数位,因此根据LED数码管的驱动方式的
8、不同,可以分为静态式和动态式两类。1。23 温度传感器DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器,与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下:a独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信;b多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能;c无须外部器件;d可通过数据线供电,电压范围为3.05。5;e零待机功耗;f温度以或位数字;g用户可定义报警设置;h报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件;i负电压特性,电源极性接反时,温度
9、计不会因发热而烧毁,但不能正常工作; DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为字节的存储器,结构如图3所示。头个字节包含测得的温度信息,第和第字节和的拷贝,是易失的,每次上电复位时被刷新。第个字节,为配置寄存器,它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3所示。低位一直为,是工作模式位,用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式,DS18B20出厂时该位被设置为,用户要去改动,R1和0决定温度转换的精度位数,来设置分辨率.温度 LSB温度
10、 MSBTH用户字节1TL用户字节2配置寄存器保留保留保留CRC图2 DS18B20字节定义DS18B20温度转换的时间比较长,而且分辨率越高,所需要的温度数据转换时间越长.因此,在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存的第、字节保留未用,表现为全逻辑.第字节读出前面所有字节的CRC码,可用来检验数据,从而保证通信数据的正确性.当DS18B20接收到温度转换命令后,开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第、字节。单片机可以通过单线接口读出该数据,读数据时低位在先,高位在后,数据格式以0.0625LSB形式表示。当符号位时,表示测得的
11、温度值为正值,可以直接将二进制位转换为十进制;当符号位时,表示测得的温度值为负值,要先将补码变成原码,再计算十进制数值。表2是一部分温度值对应的二进制温度数据.DS18B20完成温度转换后,就把测得的温度值与RAM中的TH、T字节内容作比较。若TH或TTL,则将该器件内的报警标志位置位,并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此,可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索.在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码(CRC)。主机ROM的前56位来计算CRC值,并和存入DS18B20的CRC值作比较,以判断主机收到的ROM数据是否正确.DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温
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