溫度控制器技術(shù)論文
溫度控制器作為一種重要的溫度控制設(shè)備,在諸多工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。下面是小編為大家精心推薦的溫度控制器技術(shù)論文,希望能夠?qū)δ兴鶐椭?/p>
溫度控制器技術(shù)論文篇一
基于DS18B20的溫度控制器設(shè)計(jì)
摘要:該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中,使用了DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器DSl8820和ATMEL公司推出的一種小型單片機(jī)AT89C2051作為CPU,四位數(shù)碼顯示。該系統(tǒng)具有高精度的溫度控制和時(shí)鐘顯示功能。
關(guān)鍵詞:溫度傳感器DSl8820;單片機(jī)AT89C205;數(shù)碼顯示
中圖分類號:TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:(2008)04-0092-04
引言
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用AT89C2051單片機(jī)控制,數(shù)字溫度傳感器DSl8820測溫,四位數(shù)碼管顯示,測溫范圍在-55℃―+125℃,可設(shè)高低溫報(bào)警,進(jìn)行相應(yīng)控制。DSl8820采用外部電源供電方式,單線總線接P3.2口,為保證在有效的時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流,用一個(gè)4.7K電阻來完成對總線的上拉。
AT89C2051采用6MHZ晶振,通過P3.3連接DS18820的控制信號,3.0、P3.1、P3.4、P3.5為四位數(shù)碼管的位選信號。顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方式,P1.0―P1.7分別接共陽極數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、gDP,P3.7接蜂鳴用來溫度超出指定的范圍時(shí)報(bào)警,P3.2作為可擴(kuò)展口等電路。
當(dāng)DS18820處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時(shí),總線上必須有強(qiáng)的上拉,上拉開啟時(shí)間最大為10gs。由于單線制只有一根線,因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。主機(jī)控制DS18820完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個(gè)步驟:初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。假設(shè)單片機(jī)系統(tǒng)所用的晶振頻率為12MHz,根據(jù)DSl8820的初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序,分別編寫3個(gè)子程序:INIT為初始化子程序,WRITE為寫(命令或數(shù)據(jù))子程序,READ為讀數(shù)據(jù)子程序,所有的數(shù)據(jù)讀寫都從最低位開始。雖然DSl8820有諸多優(yōu)點(diǎn),但使用起來并非易事,由于采用單總線數(shù)據(jù)傳輸方式,DSl8820的數(shù)據(jù)I,O均由同一條線完成。因此,對讀寫的操作時(shí)序要求嚴(yán)格。為保證DSl8820的嚴(yán)格I/O時(shí)序,需要做較精確的延時(shí)。
二、模塊介紹
1 溫度傳感器DSl8820
DS18820是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,具有3引腳TO―92小體積封裝形式;溫度測量范圍為-55℃―+125℃,可編程為9位―12位A/D轉(zhuǎn)換精度,測溫分辨率可達(dá)0.0625℃,被測溫度用符號擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出;其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入,也可采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個(gè)DS18820可以并聯(lián)到3根或2根線上,CPU只需一根端口線就能與諸多DS18820通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18820非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。引腳排列如圖1所示:
(1)DS18820的內(nèi)部結(jié)構(gòu):DS18820內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成:64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的,它可以看作是該DSl8820的地址序列碼,每個(gè)DS18820的64位序列號均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(cRC=x8+x5+X4+1)。ROM的作用是使每一個(gè)DS18820都各不相同,這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18820的目的。
(2)DS18820溫度傳感器的存儲器:DS18820的內(nèi)部存儲器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。
(3)工作時(shí)序:由于DSl8820是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù),因此,對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18820有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時(shí)序:初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備,單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始,如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù),在進(jìn)行寫命令后,主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。
2 單片機(jī)AT89C2051
AT89C2051是由ATMEL公司推出的一種小型單片機(jī)。1995年出現(xiàn)在中國市場。其主要特點(diǎn)為采用Flash存貯器技術(shù),降低了制造成本,其軟件、硬件與MCS―51完全兼容,可以很快被中國廣大用戶接受,其程序的電可擦寫特性,使得開發(fā)與試驗(yàn)比較容易。
(1)引腳說明:AT89C2051共有20條引腳,詳見圖2。從圖中可見,2051繼承了8031最重要引腳:P1口共8腳,準(zhǔn)雙向端口。P3.0~P3.6共7腳,準(zhǔn)雙向端口,并且保留了全部的P3的第二功能,如P3.0、P3.1的串行通訊功能,P3.2、P3.3的中斷輸入功能,P3.4、P3.5的定時(shí)器輸入功能。
在引腳的驅(qū)動(dòng)能力上面,AT89C2051具有很強(qiáng)的下拉能力,P1,P3口的下拉力均可達(dá)到20mA。相比之下89C51/87C51的端口下拉力每個(gè)管腳最大為15mA。但是限定9腳電流之和小于71mA。這樣,引腳的平均電流只9mA。AT89C2051驅(qū)動(dòng)能力的增強(qiáng),使得它可以直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。引腳如圖2所示:
(2)存儲器:AT89C2051片內(nèi)含有2k字節(jié)的Flash程序存儲器,128字節(jié)的片內(nèi)RAM,與80C31內(nèi)部完全類似。由于2051內(nèi)部設(shè)計(jì)全靜態(tài)工作,所以允許工作的時(shí)鐘為0~20MHz,也就是說,允許在低速工作時(shí),不破壞RAM內(nèi)容。相比之下,一般8031對最低工作時(shí)鐘限制為3.5MI-Iz,因?yàn)槠鋬?nèi)部的RAM是動(dòng)態(tài)刷新的。AT89C2051不允許構(gòu)造外部總線來擴(kuò)充程序/數(shù)據(jù)存儲器,所以它也不需要ALEPSEN、RD、WR一類的引腳。
(3)應(yīng)用方法:AT89C2051內(nèi)部程序存貯器為Flash,所以修改它內(nèi)部的程序十分方便快捷,只要配備一個(gè)可以編程AT89C2051的編程器即可。調(diào)試人員可以采用程序編輯――編譯――固化――插到電路板中試驗(yàn)這樣反復(fù)循環(huán)的方法,對于熟練的MCS一51程序員來說,這種調(diào)試方法并不十分困難。但這種調(diào)試不能夠了解片內(nèi)RAM的內(nèi)容和程序的走向等有關(guān)信息;普通8031/80C31仿真器的仿真插頭中P1.0―P1.7和P3.0~P3.6引出來仿真205T,這種方法可以運(yùn)用單步、斷點(diǎn)的調(diào)試方法,但是仿真不夠真實(shí),比如,2051的內(nèi)部模擬比較器功能,PI口、P3口的增強(qiáng)下拉力等等。AT89C2051適合于家用電器控制,分布式測控網(wǎng)絡(luò),I/O量不足不是很大的應(yīng)用系統(tǒng)。
3 數(shù)碼顯示
本系統(tǒng)四位數(shù)碼顯示,數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件,其基本單元是發(fā)光二極管,數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管,八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元(多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示);按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等數(shù)碼管;按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。電路如圖3所示:
共陽極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(cOM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí),相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí),相應(yīng)的字段就不亮。
共陰極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí),相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí),相應(yīng)字段就不亮。
內(nèi)部的四個(gè)數(shù)碼管共用a、b、c、d、e、f、g、DP這8根數(shù)據(jù)線,為人們的使用提供了方便,本系統(tǒng)采用四位數(shù)碼管,所以它有四個(gè)公共端,加上a、b、c、d、e、f、g、DP,共有12個(gè)引腳,下面便是一個(gè)共陰極的四位數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(共陽極的與之相反)。引腳排列依然是從左下角的那個(gè)腳(1腳)開始,以逆時(shí)針方向依次為112腳,下圖中的數(shù)字與之一一對應(yīng)。
三、結(jié) 語
本系統(tǒng)已調(diào)試成功??捎糜诩彝囟?、實(shí)驗(yàn)室溫度等室溫環(huán)境的實(shí)時(shí)測量。也可以隨時(shí)根據(jù)需要,縮小體積,將其嵌入空調(diào)、冰箱等各種家用電器中用于自動(dòng)調(diào)節(jié)控制溫度,本系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、實(shí)用件強(qiáng),具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
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