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科普知識
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應變式壓力傳感器

基于AT89C2051的數字溫度計設計

發布日期:2022-08-21 點擊率:61

    單片機控制已成為今天電子設計追-求的目標之一,本文將這種控制技術應用于溫度測量中。AT89C2051是美國Atmel公司生產的低電壓、高性能CMOS8位單片機,片內含有2 KB的反復擦寫的只讀程序存儲器和128 B的隨機存取數據存儲器(RAM)。美國DALLAS半導體公司生產的DSl-8B20型單線智能溫度傳感器,屬于新一代適配微處理器的智能傳感器數字溫度計是以DS18B20為檢測元件,由AT89C2051作為主控制器的溫度計,具有功耗低、結構簡單、讀數方便、測溫范圍廣、測溫準確的特點。

1 電路構成及工作原理

1.1 硬件設計

    由AT89C2051構成的溫度計主要由三部分組成:DSl8B20溫度傳感器、單片機AT89C2051、由LED數碼管構成的顯示模塊。其系統原理框圖如圖1所示。DSl8B20作為單片機AT89C2051的外部信號源,把所采集到的溫度轉換為數字信號,通過I/O接口傳給2051,2051啟動ROM內的控制程序驅動LED數碼管,通過I/O接口和數據線(單片機和數碼管的接口)把數據傳送給數碼管,將采集到的溫度顯示出來。


1.2 總電路圖

    基于AT89C2051的溫度測量系統電路圖把溫度轉化成帶符號的數字信號(以十六位補碼形式,占兩個字節),若采用帶屏蔽的雙絞電纜線,連線的長度可以達到150 m,輸出腳I/0直接與單片機的P3.4相連,R1為上拉電阻,傳感器采用外部電源供電。AT89C2051是整個系統的核心部分,內含2 KB的FLASH ROM,用戶程序存放在這里。顯示器模塊由四位一體的共陽數碼管和四個9012組成。系統程序分傳感器控制程序和顯示器程序兩部分,傳感器控制程序是按照DSl8B20的通信協議編制。系統的工作是在程序控制下,完成對傳感器的讀寫和對溫度的顯示。

    產品的主要技術指標:測量范圍:-55~+125℃,測量精度:0.5℃;反應時間小于等于500 ms。

2 軟件設計

2.1 采集模塊

    該模塊選用單線溫度傳感器DSl8B20完成溫度采集。單片機AT89C51對DSl8B20訪問流程如下:先對DSl8B20初始化,再進行ROM操作命令,最后才能對存儲器操作。DSl8B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協議。根據DSl8B20的通訊協議,需經三個步驟:每一次讀寫之前都要對DSl8B20進行復位,復位成功后發送一條ROM指令(指令代碼CCH)并置標志位,根據標志位來判斷是否初始化成功,最后發送RAM指令(指令代碼44H)DSl8B20開始轉換,再讀出溫度轉換值(指令代碼BEH),讀取的溫度值高位字節送27H單元,低位字節送26H單元,再按照溫度值字節的表示格式及其符號位,經過簡單的變換即可得到實際溫度值。


2.2 主處理模塊

    主處理模塊主要是將各個模塊進行協調處理以實現數據交互。主處理模塊首先完成初始化工作,初始化后進入循環處理,在循環過程中獲得采集模塊的數據,并將數據進行處理,根據處理后的結果進行顯示。主處理的流程圖如圖3所示。


2.3 顯示模塊

    采用動態掃描的方法,其中P3.O,P3.1,P3.2,P3.3控制位選,P1控制段選。由P3.O,P3.1,P3.2,P3.3向各位輪流輸出掃描信號,使每一瞬間只有一個數碼管被選通,然后由P1送入該位所要顯示的字形碼,點亮該位字形段顯示的字形。在P1送出的碼段和P3.0,P3.1,P3.2,P3.3送出的位段的配合控制下,使各個數碼管輪流點亮顯示各自的字形。

3 結語

    該設計測溫傳感器采用改進型智能溫度傳感器DSl8B20,測溫范圍為-55~+125℃,最大分辨率可達0.062 5℃,可以直接讀出被測溫度值,而且采用單線制與單片機相連,減少了外部的硬件電路,同時可直接將溫度轉化成串行數字信號供微機處理。

  

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