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智能溫度報警系統(tǒng)電路設(shè)計解析 —電路圖天天讀(241) - 全文

隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一,它所給人帶來的方便也是不可否定的,其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子,但人們對它的要求越來越高,要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手,一切向著數(shù)字化控制,智能化控制方向發(fā)展。

  1 總體設(shè)計框圖

  溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖1所示,控制器采用單片機(jī)AT89S52,溫度傳感器采用DS18B20,用4位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。

  

  1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

  硬件電路由四部分組成:溫度數(shù)據(jù)采集部分,即時溫度顯示驅(qū)動部分,溫度數(shù)據(jù)存儲部分和上位PC機(jī)數(shù)據(jù)處理部分。整個硬件設(shè)計原理圖如圖2所示。

  

圖2 硬件原理方框圖

  

  圖3 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)

  AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能: 8k字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32 位I/O 口線,看門狗定時器,2 個數(shù)據(jù)指針,三個16 位定時器/計數(shù)器,一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu),全雙工串行口,片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外,AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作,支持2種軟件可選擇節(jié)電模式??臻e模式下,CPU停止工作,允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下,RAM內(nèi)容被保存,振蕩器被凍結(jié),單片機(jī)一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。

  2  溫度數(shù)據(jù)采集部分

  DS18B20是智能型的數(shù)字溫度傳感器,以單總線方式通信。其數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的P1.1相連接。當(dāng)?shù)竭_(dá)采樣時間時,由單片機(jī)發(fā)出讀溫度信號,通過單片 機(jī)AT89C51的P1.1口和DS18B20的I/O口相連,按照DS18B20的時序要求,發(fā)出相應(yīng)的讀、寫命令。

  2.1 主控制器

  單片機(jī)AT89S52具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn),四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要,很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。

  2.2  顯示電路

  顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管,從P3口RXD,TXD串口輸出段碼。

  2.3 溫度傳感器


圖4   DS 18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

  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,它能直接讀出被測溫度,并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。

  3  DS18B20的測溫原理

  


圖5  DS18B20 的內(nèi)部測溫電路圖

  DS18B20的測溫原理如圖2所示,圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1,高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變,所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入,圖中還隱含著計數(shù)門,當(dāng)計數(shù)門打開時,DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進(jìn)行計數(shù),進(jìn)而完成溫度測量。

  4 DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計

  

  以MCS51單片機(jī)為例,圖3中采用寄生電源供電方式, P1?1口接單線總線為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流,可用一個MOSFET管和89C51的P1?0來完成對總線的上拉。

  編輯點(diǎn)評:本設(shè)計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比,具有讀數(shù)方便,測溫范圍廣,測溫準(zhǔn)確,其輸出溫度采用數(shù)字顯示,主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所,或科研實(shí)驗室使用,該設(shè)計控制器使用單片機(jī)AT89S52,測溫傳感器使用DS18B20,用3位共陽極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。

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