基于低功耗单片机温度设计.docx

1、 基于低功耗单片机温度设计基于低功耗单片机温度设计 基于低功耗单片机温度计设计基于低功耗单片机温度计设计(电路图电路图+原理图原理图+流程图流程图)-论文论文 基于低功耗单片机温度计设计(电路图+原理图+流程图)ABSTRACT The paper introduced a kind of a new digital thermometer which take the Micro Controller Unit as the primary control component and take DS18B20 as the temperature sensor.The paper is ma

2、inly consist of the design of the hardware electric circuit and the design of the system program.The hardware electric circuit mainly include the master controller,the temperature measured electric circuit and the display circuit and so on,the system take Microcontroller Unit AT89C52 as its master c

3、ontroller,and DS18B20 as the its temperature sensor,which is produced by the American DALLAS company,and anodes LED numerical code tube is mainly part of the display circuit.The system program mainly included the master routine,the read-out temperature subroutine,the temperature transformation order

4、 subroutine,the calculated temperature subroutine,demonstrated the data renovates subroutine and so on.In addition,the system debugging and the performance analysis is also involved in this paper.Keywords:temperature sensor,DS18B20,AT89C52,display circuit,digital thermometer摘 要 本设计介绍了一种以单片机为主要控制器件，以

5、 DS18B20为温度传感器的新型数字温度计。主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要包括主控制器，测温电路和显示电路等，主控制器采用单片机 AT89S52，温度传感器采用美国DALLAS 半导体公司生产的 DS18B20，显示电路采用 4位共阳极 LED 数码管以动态扫描法直读显示。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。此外，还介绍了系统的调试和性能分析。关键词：温度传感器，DS18B20，AT89S52，显示电路,数字温度计 目录 插图清单1 表格清单2 引言3 第 1章 系统方案的论证与比较4 第 2章 硬件电路的设

6、计6 2.1 向通道的设计6 2.2 片机的选择及其接口电路的设计10 2.2.1 片机的选择10 2.2.2显示电路的设计20 2.2.3 按键及报警电路的设计23 2.3后向通道的设计25 第 3章 系统软件的设计27 3.1系统主程序的设计28 3.2 温度子程序29 3.3按键处理子程序29 3.4 计算温度子程序30 3.5 显示数据刷新子程序31 第 4章 结论与展望32 致谢33 参考文献34 附录 A 原程序35 附录 B 设计电气原理图45 插图清单 图 1-1 控制器设计总体框图4 图 2-1 DS18B20的内部结构图7 图 2-2 DS18B20字节定义7 图 2-3

7、DS18B20实物图9 图 2-4 DS18B20与单片机的连接图10 图 2-5 AT89S52引角图13 图 2-6 AT89S52内部结构框图14 图 2-7 内部振荡电路连接图19 图 2-8 外部振荡电路图20 图 2-9 段 LED 显示器结构原理他图20 图 2-10 LED 显示器21 图 2-11 8段 LED 段选码原理图22 图 2-12 动态循环扫描显示电路图23 图 2-13 按键设计电路图24 图 2-14 报警电路设计电路图25 图 2-15 MOCS041内部结构和外部引角25 图 2-16 过零触发双向可控硅电路26 图 3-1 主程序流程图27 图 3-2

8、读温度流程图28 图 3-3 温度转换流程图29 图 3-4 计算子程序流程图30 图 3-5 数据刷新子程序流程图31 格清单 表 2-1 DS18B20温度转换时间表8 表 2-2 部分温度对应值表9 表 2-3 P1口第二功能11 表 2-4 P3口第二功能12 表 2-5 AT89S52特殊寄存器映像及复位植15 表 2-6 T2CON:定时器/计数器 2控制寄器16 表 2-7 定时器 2工作模式18 表 2-8 M2MOD-定时器 2寄存器18 表 2-9 中断允许控制寄存器1082 基于低功耗单片机温度计设计(电路图+原理图+流程图)引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别

9、是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精 度较高。采用 AT89S52单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。本设计的内容是设计一温度控制器，它的核心控制部分是单片机。主要实现的功能是：对被控对象的温度进行实时采集，其主要是通

10、过一传感器将温度转变成模拟电信号，再将所得的模拟量转变成数字量送入单片机中，单片机将传感器所采集到的温度和事先设定的温度进行对比，当小于设定值时将发出信号启动加热装置；当大于设定值时将关闭加热装置，从而使得被控温度控制在一定的范围之内，达到实时控制的功能。在一些温控系统电路中，前向数据采集通道广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN 结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成 AD 转换器能接收的模拟量，再经过采样保持电路进行 AD 转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。本文介绍单片机结合 DS18B20水温控制系统设计，

11、因此，本系统用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号调理电路和 AD 转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。后向执行机构在以前的设计中往往选用继电器,但是由于其噪声大和机械性能方面的原因,现在已经很少见了。随之而来的是无触点开关双向可控硅的使用,但在实际设计工作中,需要采用同步过零触发电路进行同步触发。由于这部分电路包括比较器、单稳态电路和光电隔离器等器件,芯片多,结构较复杂,在实际应用中容易出现故障。所以在设计当中采用了 MOTOROLA 公司推出的单片集成可控硅驱动器 MOC3041。第 1章 系统设计方案的论证与比较

12、 根据题目要求,温度控制器是由核心处理模块、温度采集模块、键盘显示模块、及控制执行模块等组成，所以本设计要考虑这些模块器件的选型以及所设计出来的温度控制器的可行性，其主要有以下几种设计方案。方案一：采用 8031作为控制核心,以使用最为普遍的器件 ADC0809作模数转换,控制上使用对电阻丝加电使其升温和开动风扇使其降温。此方案在理论上是可行的,所器件的价格便宜,但 8031内部没有程序存储器,需要内存扩展,增加了电路的复杂性,且ADC0809是 8位的模数转换,转换的精度很底，一般不能满足控制的要求，另外利用电风扇进行降温的效率差耗能多。方案二：采用比较流行的 AT89S52作为电路的控制核

13、心,T89S2是一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器,不需要外部的扩展存储器，使整个系统的结构简单。数据的采集和转换部分采用 DS18B20传感器，它改变传统温度测试方法,能在现场采集温度数据,并直接将温度物理量变换为数字信号并以总线方式传送到计算机进行数据处理,测试温度范围为-55+125。可应用于各种领域、各种环境的自动化测试和控制系统,使用方便灵活,测试精度高,优于任何传统的温度数字化、自动化测控设备。控制电路部分采用可控硅的通断以实行对被控温度的连续控制,此方案电路简单并且可以满足一般的控制要求。方案三：采用 PLC 作为控制一电路的核

14、心，其他部分的电路见采用和方案二同样的设计。这种方案不仅具有和方案二同样的控制精度，而且整个电路的稳定性比方案 二更高，但是 PLC 的价格远远高于单片机，其不适合大批量的生产，所以考虑到价格因素，此种方案不宜选择。综上分析,我们采用方案二。系统设计总体框图如下：图 1-1 控制器设计总体框图 根据温度变化慢,并且控制精度不易掌握的特点,我们设计了以 AT89S52单片机为检测控制中心，将温度控制在设定的范围之内。其主要的控制原理如为：对被控对象的温度进行实时采集，其主要是通过一传感器（DS18B20）将温度转变成模拟电信号，并将所得的模拟量转变成数字量送入单片机中，单片机将传感器所采集到的温

15、度和事先设定的温度进行对比，当小于设定值时将发出信号启动加热装置；当大于设定值时将关闭加热装置，从而使得被控温度控制在一定的范围之内，达到实时控制的功能。整个控制器主要有以下功能：(1)被控温度可以根据实际的需要设定;(2)实时显示当前温度值;(3)按键控制：设置复位键、加一键、减一键、确定键;(4)越限报警。基于低功耗单片机温度计设计(电路图+原理图+流程图)第 2章 硬件电路的设计 整个系统分为三个部分，即前向通道，控制显示及输入部分和后向通道。前向通道的主要作用是负责数据的采集和转换，控制和显示部分主要作用是进行实时数据的处理及显示，后向通道主要作用是进行信息的反馈，从而达到控制的目的。

16、2.1 前项通道的设计 前向通道的主要作用是负责数据的采集和转换，拟采用 DS18B20芯片。美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器 DS1820是世界上第一片支持 一线总线接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的 DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。目前 DS18B20批量采购价格仅 10元左右。在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，新型数字温度传 感 DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了