基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

郭豫榮

（陜西理工學(xué)院 電氣工程學(xué)院，陜西 漢中 723003）

基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

郭豫榮

（陜西理工學(xué)院 電氣工程學(xué)院，陜西 漢中 723003）

本設(shè)計(jì)由AT89S52單片機(jī)，溫度檢測(cè)電路和顯示電路等組成；介紹了DS18B20和 LCD12864液晶顯示模塊的工作原理，給出了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì).

AT89S52；DS18B20；LCD12864

溫度計(jì)是現(xiàn)代工業(yè)及日常生活中常用到的一種測(cè)量?jī)x器，最早使用的溫度計(jì)大都是采用水銀制成，測(cè)溫緩慢，現(xiàn)代多采用溫度檢測(cè)元件結(jié)合單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì).

傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻雖然成本低但轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)是模擬量，與單片機(jī)通訊時(shí)需要A/D轉(zhuǎn)換，不但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且所接信號(hào)處理電路又會(huì)帶來(lái)引線及零點(diǎn)漂移等問(wèn)題.熱敏電阻本身的可靠性相對(duì)較差，測(cè)溫的準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)的精度差.現(xiàn)代的溫度檢測(cè)多采用數(shù)字溫度傳感器，該傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適用惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量等優(yōu)點(diǎn).本系統(tǒng)由數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集送給單片機(jī)AT89S52進(jìn)行處理，通過(guò)軟件編程控制并顯示出所測(cè)量的溫度值.

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

1.1 基本功能

檢測(cè)溫度并顯示溫度

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

溫度檢測(cè)范圍：-55℃～+125℃，測(cè)量精度：±1℃，顯示方式：溫度：五位顯示

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)主要的模塊

2.1.1 溫度測(cè)量和控制模塊.這是溫度測(cè)量系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)部分，由一塊數(shù)字溫度傳感器DS18B20組成.DS18B20是硬件電路的核心芯片，本次設(shè)計(jì)中的溫度采集、溫度轉(zhuǎn)換和模擬到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換都通過(guò)該芯片完成，最后將輸出信號(hào)送入AT89S52的P0口.

2.1.2 單片機(jī)部分.設(shè)計(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)采用AT89S52作為控制系統(tǒng)的核心，主要作用是控制顯示單元及時(shí)鐘、復(fù)位、測(cè)溫外圍電路的通訊接口，AT89S52的優(yōu)點(diǎn)在于具有8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，兼容MCS-51單片機(jī)；器件采用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，低功耗空閑和掉電模式，有利于系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展.

2.1.3 顯示模塊.液晶顯示模塊LCD12864提供兩種界面和微處理機(jī)相連接：8位并行及串行兩種連接方式.具有多種功能：光標(biāo)顯示，畫(huà)面移位，睡眠模式等.本設(shè)計(jì)采用AT89S52串行接口靜態(tài)顯示方式.這種顯示亮度大，占用機(jī)時(shí)少，顯示穩(wěn)定可靠.

2.2 系統(tǒng)的連接

本次需要設(shè)計(jì)一個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng)，這里選用單片機(jī)為執(zhí)行器（核心器件），通過(guò)溫度檢測(cè)電路，控制系統(tǒng)，顯示電路等做成一個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng),系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖如圖1.

圖1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖

系統(tǒng)的工作原理是：DS18B20采集被測(cè)物體的溫度，在內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送人單片機(jī)處理，最終由顯示模塊LCD-12864顯示其溫度值.

3 單片機(jī)控制的原理

系統(tǒng)電路圖如圖2,

圖2 系統(tǒng)電路圖

整個(gè)溫度測(cè)量過(guò)程是由單片機(jī)89S52控制的，DS18B20的2端與單片機(jī)的P3.4相連，DS18B20內(nèi)部包括一低溫度系數(shù)晶振和一高溫度系數(shù)晶振，分別對(duì)內(nèi)部計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，計(jì)數(shù)器1的值從預(yù)置值減到零后內(nèi)部溫度寄存器的值增加一，同時(shí)計(jì)數(shù)器2的值遞減一，重新裝入預(yù)置值到計(jì)數(shù)器1中，如此反復(fù)循環(huán)，直到計(jì)數(shù)器2的值減為零，此時(shí)溫度寄存器的值為被測(cè)物體的溫度.單片機(jī)讀出并處理DS18B20的測(cè)量溫度值，在讀出時(shí)必須進(jìn)行CRC校驗(yàn)，如果有錯(cuò)不能進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)，接下來(lái)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換及計(jì)算溫度值.LCD12864的數(shù)據(jù)端和P0口相連，讀寫(xiě)控制端和使能端與P2口連接，當(dāng)讀寫(xiě)控制端和使能端有效時(shí)，測(cè)量的溫度值顯示在LCD上.

4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括主程序的設(shè)計(jì)，讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換子程序、計(jì)算溫度子程序及顯示程序，這里給出主程序流程圖和讀DS18B20溫度子程序流程圖：

圖3 主程序流程圖

圖4 讀DS18B20子程序流程圖

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以protuse軟件為設(shè)計(jì)平臺(tái)，采用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了溫度測(cè)量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，對(duì)人體及環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)溫時(shí)間短，與水銀溫度計(jì)相比誤差小，節(jié)約了測(cè)量時(shí)間.所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、可靠性高，即可應(yīng)用在日常生活中如做成數(shù)字溫度計(jì)，又可以用在倉(cāng)庫(kù)、大棚的溫度檢測(cè)等方面，所以具有一定的應(yīng)用價(jià)值.

〔1〕馬育長(zhǎng).單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例分析[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

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1673-260X（2012）09-0149-02