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基于AT89C51/DSl8820的数字温度计设计

2009年04月19日 21:07 次阅读

基于AT89C51/DSl8820的数字温度计设计

1 引言
    随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现.能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低,但需后续信号处理电路,而且可靠性相对较差,测温准确度低,检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比,这里设计的数字温度计具有读数方便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。选用AT89C51型单片机作为主控制器件,DSl8820作为测温传感器通过4位共阳极LED数码管串口传送数据,实现温度显示。通过DSl8820直接读取被测温度值,进行数据转换,该器件的物理化学性能稳定,线性度较好,在O℃~100℃最大线性偏差小于0.1℃。该器件可直接向单片机传输数字信号,便于单片机处理及控制。另外,该温度计还能直接采用测温器件测量温度,从而简化数据传输与处理过程。

2 系统硬件设计方案
   
根据系统功能要求,构造图1所示的系统原理结构框图。

2.1 单片机的选择
    AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品,采用了可靠的CMOS工艺制造技术,具有高性能的8位单片机,属于标准的MCS一51的CMOS产品。不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征,而且继承和扩展了MCS一48单片机的体系结构和指令系统。
2.2 温度传感器与单片机的连接
   
温度传感器的单总线(1-Wire)与单片机的P2.0连接,P2.0是单片机的高位地址线A8。P2端口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O,其输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对该端口写“1”,可通过内部上拉电阻将其端口拉至高电平,此时可作为输入口使用,这是因为内部存在上拉电阻,某一引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时。如执行MOVX DPTR指令,则表示P2端口送出高8位的地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时,可执行MOVX RI指令,P2端口内容即为特殊功能寄存器(SFR)区中R2寄存器内容,整个访问期间不改变。在Flash编程和程序校验时,P2端口也接收高位地址和其他控制信号。图2为DSl8820内部结构。图3为DSl8820与单片机的接口电路。

2.3 复位信号及外部复位电路
   
单片机的P1.6端口是MAX813看门狗电路中喂狗信号的输入端,即单片机每执行一次程序就设置一次喂狗信号,清零看门狗器件。若程序出现异常,单片机引脚RST将出现两个机器周期以上的高电平,使其复位。该复位信号高电平有效,其有效时间应持续24个振荡脉冲周期即两个机器周期以上。若使用频率为12 MHz的晶体振荡器,则复位信号持续时间应超过2μs才完成复位操作。
2.4 单片机与报警电路
   
系统中的报警电路是由发光二极管和限流电阻组成,并与单片机的P1.2端口连接。P1端口的作用和接法与P2端口相同,不同的是在Flash编程和程序校验期间,P1接收低8位地址数据。
2.5 电源电路
   
由于该系统需要稳定的5 V电源,因此设计时必须采用能满足电压、电流和稳定性要求的电源。该电源采用三端集成稳压器LM7805。它仅有输入端、输出端及公共端3个引脚,其内部设有过流保护、过热保护及调整管安全保护电路.由于所需外接元件少,使用方便、可靠,因此可作为稳压电源。图4为电源电路连接图。

2.6 显示电路
   
采用技术成熟的74HCl64实现串并转换。LED显示分为静态显示和动态显示。这里采用静态显示,系统通过单片机的串行口来实现静态显示。串行口为方式零状态,即工作在移位寄存器方式,波特率为振荡频率的1/12。当器件执行任何一条将SBUF作为目的寄存器的命令时,数据便开始从RXD端发送。在写信号有效时,相隔一个机器周期后发送控制端SEND有效,即允许RXD发送数据,同时允许从TXD端输出移位脉冲。图5为显示电路的连接图。

2.7 看门狗电路
   
系统中把P1.6作为看门狗的“喂狗”信号;将MAX813的RESET与单片机的复位信号RST连接。由于单片机每执行一次程序,就会给看门狗器件一个复位信号,这样也可以用手工方式实现复位。当按键按下时,SW—SPST就会在MAX813引脚产生一个超过200 ms的低电平,其实看门狗器件在1.6 s时间内没有复位,使7引脚输出一个复位信号的作用是相同的,其连接图如图6所示。

3 软件设计
    DSl8820的主要数据元件有:64位激光Lasered ROM,温度灵敏元件和非易失性温度告警触发器TH和TL。DSBl820可以从单总线获取电源,当信号线为高电平时,将能量贮存在内部电容器中;当单信号线为低电平时,将该电源断开,直到信号线变为高电平重新接上寄生(电容)电源为止。此外,还可外接5 V电源,给DSl8820供电。DSl8820的供电方式灵活,利用外接电源还可增加系统的稳定性和可靠性。图7为读取数据流程图。

    读取DS18B20数据的部分程序代码为:    

   

4 数据测试
   
将温度传感器与冰水混合物接触,经过充分搅拌达到热平衡后调节系统,使显示读数为0.00(标定0℃);利用气压计读出当时当地的大气压强,并根据大气压强和当地重力加速度计算出当时的实际压强;根据沸点与压强的关系查出沸点温度。把温度传感器放入沸水中,待显示读数稳定后重新调节,使显示器显示读数等于当地当时沸点温度后工作结束。该温度计的量程为一50℃~150℃,读数精度为0.1℃,实际使用一般在0℃~100℃。采用0℃~50℃和50℃~100℃的精密水银温度计作检验标准,对设计的温度计进行测试,其结果表明能达到该精度要求。

5 结语
   
该温度测试系统不仅具有结构简单、体积小、价格低廉、精确度较高、反应速度较快、数字化显示和不易损坏等特点,而且性能稳定,适用范围广,因此特别适用于对测温要求比较准确的场所。

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基于HBS协议的智能家庭控制网络设计

一种USB通信系统的设计方案

USB(Universal Serial Bus)是一种目前通用的串行总线技术,它是通过PCI总线和...

发表于 2011-10-20 13:57 1187次阅读
一种USB通信系统的设计方案

基于GSM网络的RFID汽车防盗系统设计

提出了一种基于GSM 网络与RFID技术相结合的高级汽车防盗系统设计方案, 通过硬件和软件的实际制作...

发表于 2011-10-18 14:01 637次阅读
基于GSM网络的RFID汽车防盗系统设计

一种直流数控可调稳压电源的设计

直流稳压电源是常用的电子设备,用以保证在电网电压波动或负载改变时,输出稳定的电压。低纹波、高精度的稳...

发表于 2011-10-13 11:08 6169次阅读
一种直流数控可调稳压电源的设计

基于AT89C51的数控多路直流稳压电源设计

当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利,但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路,直流电源...

发表于 2011-10-13 10:38 1795次阅读
基于AT89C51的数控多路直流稳压电源设计

数字化控制在直流稳压电源中的应用设计

直流稳压电源是电子技术领域不可缺少的设备。常见的直流稳压电源,大都采用串联反馈式稳压原理,通过调整输...

发表于 2011-10-12 11:10 641次阅读
数字化控制在直流稳压电源中的应用设计

基于单片机应用系统的串行通信设计

在红外成像技术的电力设备状态检测系统中,基于AT89C51单片机的应用系统,采用美国雷态公司的型号为...

发表于 2011-10-11 17:09 992次阅读
基于单片机应用系统的串行通信设计

大棚智能测控系统中AT89C51的应用

本文通过基于AT89C51单片机的蔬菜大棚控制系统对环境温度、湿度和土壤水分等环境指标进行监测和控制...

发表于 2011-09-16 13:26 671次阅读
大棚智能测控系统中AT89C51的应用

基于AT89C51的微型可编程控制器

本文介绍用AT89C51单片机构成微型可编程控制器PLC的设计思路、系统硬件配置和软件设计方法,最后...

发表于 2011-06-21 14:59 922次阅读
 基于AT89C51的微型可编程控制器

基于数字信号控制器(DSC)的功率转换应用

  飞思卡尔日前扩展了其数字信号控制器(DSC)系列,该系列为工业应用带来了更高的性能、提供了一套灵...

发表于 2010-10-29 11:03 404次阅读
基于数字信号控制器(DSC)的功率转换应用

业界最快单内核C6A816x Integra D...

  日前,德州仪器 (TI) 宣布在现有数字信号处理器 (DSP) + ARM® 产品的成功...

发表于 2010-10-21 09:33 428次阅读
业界最快单内核C6A816x Integra D...

dsPIC33设计的GS系列DSC数字LED照明...

本文介绍了采用dsPIC33 GS系列DSC的数字LED照明开发套件主要特性,数字LED照明开发套件...

发表于 2010-10-15 15:19 594次阅读
dsPIC33设计的GS系列DSC数字LED照明...

基于AT89C51的激光密码控制器的设计

本密码控制器属于光电遥控式,集合了以上两种先进技术。以有光照或无光照作为基本码编 排一组特定的密码,...

发表于 2010-09-14 18:03 311次阅读
基于AT89C51的激光密码控制器的设计

基于DSP与FPGA的全姿态指引仪的设计

本文设计了基于DSP与FPGA的系统结构,采用了软硬件填充的图形处理方法,先由DSP软件完成图形轮廓...

发表于 2010-07-01 11:02 288次阅读
基于DSP与FPGA的全姿态指引仪的设计

采用AT89C51单片机设计的变频调速控制系统

采用AT89C51单片机设计的变频调速控制系统 摘 要:本文介绍了一种由AT89C51单...

发表于 2010-04-27 09:33 939次阅读
采用AT89C51单片机设计的变频调速控制系统

什么是直接式频率合成器(DS)

什么是直接式频率合成器(DS) 频率合成的历史 频率合成器被人们喻为众多电子系统的“心脏”。现...

发表于 2010-03-23 11:23 511次阅读
什么是直接式频率合成器(DS)

AT89C2051组成的时钟电路原理图

AT89C51组成的时钟电路原理图 我们以一个实际的时钟电路来说明定时器的软件编程方法,时钟就是我...

发表于 2010-03-06 10:10 1595次阅读
AT89C2051组成的时钟电路原理图

采用串行RapidIO连接功能增强DSP协处理能...

采用串行RapidIO连接功能增强DSP协处理能力 目前,对高速通信与超快计算的需求正与日俱增。有...

发表于 2010-03-03 16:01 427次阅读
采用串行RapidIO连接功能增强DSP协处理能...

用RapidIO提高DSP阵列的性能

用RapidIO提高DSP阵列的性能 “采用SERDES(串行/解串器)技术后只需少量引脚就能获得...

发表于 2010-03-01 10:36 464次阅读
用RapidIO提高DSP阵列的性能

什么是maximum DSL speeds

什么是maximum DSL speeds  英文缩写: maximum DSL sp...

发表于 2010-02-23 09:51 387次阅读
什么是maximum DSL speeds

基于动态跟踪的消除系统温漂和时漂的解决方案

基于动态跟踪的消除系统温漂和时漂的解决方案 1 系统组成概述  用于检测润滑制剂运动粘度的水浴温度...

发表于 2010-01-21 09:56 204次阅读
基于动态跟踪的消除系统温漂和时漂的解决方案

Intersil公司为DSLAM设计推出DSL线...

Intersil公司为DSLAM设计推出DSL线路驱动器 Intersil公司(纳斯达克全球精选市...

发表于 2009-12-19 08:51 234次阅读
Intersil公司为DSLAM设计推出DSL线...

AT89C51与nRF401芯片在RFID系统中...

AT89C51与nRF401芯片在RFID系统中的应用 1 RFID系统简述 RFID即为非接触...

发表于 2009-11-13 19:14 585次阅读
AT89C51与nRF401芯片在RFID系统中...

MAX5121及其在DSP系统中的应用

MAX5121及其在DSP系统中的应用 1 MAX512l型D/A转换器  &nbs...

发表于 2009-10-17 10:23 272次阅读
MAX5121及其在DSP系统中的应用

基于AT89C51应用系统的串行通信设计

基于AT89C51应用系统的串行通信设计 在红外成像技术的电力设备状态检测系统中,基于AT89C5...

发表于 2009-09-13 16:33 451次阅读
基于AT89C51应用系统的串行通信设计

用DS2431替代DS2430A

摘要:DS2431是一款改进的、1k位1-Wire® EEPROM芯片,用于替代256位EE...

发表于 2009-05-09 08:54 669次阅读
用DS2431替代DS2430A

DS1859数控电阻与MAX3735激光驱动器的...

摘要:本文介绍DS1859数控电阻与MAX3735激光驱动器连接时的三种选择,包括采用运放实现线性传...

发表于 2009-05-08 10:27 333次阅读
DS1859数控电阻与MAX3735激光驱动器的...

at89c51引脚功能

at89c51引脚功能

发表于 2009-04-29 22:16 1836次阅读
at89c51引脚功能

DS21Q42 vs. DS21Q41B

Abstract: This application note describes the hard...

发表于 2009-04-29 10:26 254次阅读
DS21Q42 vs. DS21Q41B

DS2152L vs. DS2151Q

Abstract: Application Note 349 provides a detailed...

发表于 2009-04-29 10:25 261次阅读
DS2152L vs. DS2151Q

DS2141A , DS2143三个频道塞绳和插...

Abstract: Application Note 306 provides the design...

发表于 2009-04-29 10:21 325次阅读
DS2141A , DS2143三个频道塞绳和插...

转换DS2151/DS2153演示套件-Conv...

Abstract: The DS2151DK and DS2153DK are ordered an...

发表于 2009-04-29 10:13 294次阅读
转换DS2151/DS2153演示套件-Conv...

DS1847/DS1848温度系数补编-DS18...

Abstract: Abstract: Both the DS1847 and DS1848 fea...

发表于 2009-04-22 11:52 228次阅读
DS1847/DS1848温度系数补编-DS18...