如何使用PIC微控制器和LM35温度传感器制作数字温度计

在本教程中，我们将使用 PIC 微控制器和 LM35 温度传感器制作数字温度计。在本项目中，我们将使用 LM35 检测温度并将其显示在 16x2 LCD 上。LM35 温度传感器准确且成本低廉，无需任何外部校准。输出电压与摄氏温标成正比，每°C变化10mV。

所需材料

图片套件 3

LM35 温度传感器

16 * 2液晶显示器

PIC16F877A 集成电路

40 - 引脚 IC 支架

性能板

20 MHz 晶体 OSC

内螺纹和外螺纹伯格斯图销

33pf 电容器 - 2 个电容、100uf 和 10uf 电容。

680 欧姆、220 欧姆、10K 和 560 欧姆电阻器

电位器 10k

任何颜色的发光二极管

1 焊接套件

集成电路 7805

12V 适配器

连接线

面包板

LM35 温度传感器：

LM35 温度传感器具有零失调电压，这意味着在 0°C 时输出将为 0V。它可以处理的最大电压为1.5V，这意味着它可以检测150°C（1.5V / 10mV）的最高温度。

引脚编号	功能	名字
1	电源电压;5V （+35V 至 -2V）	Vcc
2	输出电压（+6V至-1V）	输出
3	接地 （0V）	地

我们已经将LM35与许多其他微控制器一起使用来测量温度：

正如我们已经说过的，LM35 提供模拟输出，因此首先我们需要使用 PIC 微控制器读取该模拟值，然后我们将使用 ADC（模数转换）将它们转换为数字值。因此，在进一步讨论之前，我们将学习PIC微控制器中的ADC。

PIC 微控制器 PIC16F877A 中的 ADC：

有许多类型的ADC可用，每种都有自己的速度和分辨率。最常见的ADC类型是闪存、逐次逼近和Σ-Δ。PIC16F877A中使用的ADC类型简称为逐次逼近型ADC或SAR。因此，在开始使用SAR ADC之前，让我们先了解一下它。

逐次逼近型 ADC：SAR ADC在比较器和一些逻辑对话的帮助下工作。这种类型的ADC使用基准电压（可变的），并使用比较器将输入电压与基准电压进行比较，并从最高有效位（MSB）中保存差值（数字输出）。比较的速度取决于PIC运行的时钟频率（Fosc）。

现在我们了解了ADC的一些基础知识，让我们打开数据手册，了解如何在PIC16F877A MCU上使用ADC。我们使用的PIC具有10位8通道ADC。这意味着我们的ADC的输出值将为0-1024（2^10），并且我们的MCU上有8个引脚（通道）可以读取模拟电压。值 1024 由 2^10 获得，因为我们的 ADC 是 10 位。数据表中提到了可以读取模拟电压的八个引脚。让我们看看下面的图片。

模拟通道 AN0 到 AN7 已为您突出显示。只有这些引脚才能读取模拟电压。因此，在读取输入电压之前，我们必须在代码中指定必须使用哪个通道来读取输入电压。在本教程中，我们将使用带有电位计的通道4来读取该通道的模拟电压。

A/D 模块有四个寄存器，必须配置为从输入引脚读取数据。这些寄存器是：

• A/D 结果高寄存器 （ADRESH）

• A/D 结果低寄存器 （ADRESL）

• A/D 控制寄存器 0 （ADCON0）

• 模数控制寄存器 1 （ADCON1）

代码和说明

最后给出了使用LM35和PIC微控制器的数字温度计的完整代码。该代码是用注释行自我解释的，只涉及将LCD与PIC微控制器连接的概念，以及在PIC微控制器中使用ADC模块的概念，我们已经在之前的PIC微控制器学习教程中介绍过。

在这里，我们仅显示从LM35读取模拟输出电压然后将其转换为温度值的计算。因此，这里我们将LM35的ADC值转换为电压，然后将电压值转换为温度。因此，在获得值后，我们将每个字符分开以显示在LCD上。

adc = (ADC_Read(4)); // Reading ADC values

volt = adc*4.88281; // Convert it into the voltage

temp=volt/10.0; // Getting the temperature values

temp1 = temp*100;

c1 = (temp1/1000)%10;

c2 = (temp1/100)%10;

c3 = (temp1/10)%10;

c4 = (temp1/1)%10;

现在在下面的代码中，设置LCD光标，然后打印输出值

Lcd_Clear();
Lcd_Set_Cursor(1,3);
Lcd_Print_String("Temperature");
Lcd_Set_Cursor(2,5);
Lcd_Print_Char(c1+'0');
Lcd_Print_Char(c2+'0');
Lcd_Print_String(".");
Lcd_Print_Char(c3+'0');
Lcd_Print_Char(c4+'0');
Lcd_Print_Char(0xDF);
Lcd_Print_String("C");
__delay_ms(3000);

数字温度计的工作原理

将代码上传到PIC微控制器后，使用12v适配器为电路上电。LM35 温度传感器的模拟输出被馈送到 PIC 控制器的模拟输入通道。随着温度的升高，ADC值也会增加。该ADC值通过乘以4.88281进一步转换为电压。然后将电压值转换为相应的字符，以将其显示到16 * 2 LCD中。

#define _XTAL_FREQ 20000000


#define RS RD2

#define EN RD3

#define D4 RD4

#define D5 RD5

#define D6 RD6

#define D7 RD7


#include


#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)

#pragma config PWRTE = ON // Power-up Timer Enable bit (PWRT enabled)

#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming)

#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)


void ADC_Initialize()

{

ADCON0 = 0b01000001; //ADC ON and Fosc/16 is selected

ADCON1 = 0b11000000; // Internal reference voltage is selected

}


unsigned int ADC_Read(unsigned char channel)

{

ADCON0 &= 0x11000101; //Clearing the Channel Selection Bits

ADCON0 |= channel<<3; //Setting the required Bits 

__delay_ms(2); //Acquisition time to charge hold capacitor

GO_nDONE = 1; //Initializes A/D Conversion

while(GO_nDONE); //Wait for A/D Conversion to complete

return ((ADRESH<<8)+ADRESL); //Returns Result 

}



//LCD Functions Developed by Circuit Digest.

void Lcd_SetBit(char data_bit) //Based on the Hex value Set the Bits of the Data Lines

{

if(data_bit& 1)

D4 = 1;

else

D4 = 0;


if(data_bit& 2)

D5 = 1;

else

D5 = 0;


if(data_bit& 4)

D6 = 1;

else

D6 = 0;


if(data_bit& 8)

D7 = 1;

else

D7 = 0;

}


void Lcd_Cmd(char a)

{

RS = 0;

Lcd_SetBit(a); //Incoming Hex value

EN = 1;

__delay_ms(4);

EN = 0;

}


Lcd_Clear()

{

Lcd_Cmd(0); //Clear the LCD

Lcd_Cmd(1); //Move the curser to first position

}


void Lcd_Set_Cursor(char a, char b)

{

char temp,z,y;

if(a== 1)

{

temp = 0x80 + b - 1; //80H is used to move the curser

z = temp>>4; //Lower 8-bits

y = temp & 0x0F; //Upper 8-bits

Lcd_Cmd(z); //Set Row

Lcd_Cmd(y); //Set Column

}

else if(a== 2)

{

temp = 0xC0 + b - 1;

z = temp>>4; //Lower 8-bits

y = temp & 0x0F; //Upper 8-bits

Lcd_Cmd(z); //Set Row

Lcd_Cmd(y); //Set Column

}

}


void Lcd_Start()

{

Lcd_SetBit(0x00);

for(int i=1065244; i<=0; i--)  NOP();   

Lcd_Cmd(0x03);

__delay_ms(5);

Lcd_Cmd(0x03);

__delay_ms(11);

Lcd_Cmd(0x03);

Lcd_Cmd(0x02); //02H is used for Return home -> Clears the RAM and initializes the LCD

Lcd_Cmd(0x02); //02H is used for Return home -> Clears the RAM and initializes the LCD

Lcd_Cmd(0x08); //Select Row 1

Lcd_Cmd(0x00); //Clear Row 1 Display

Lcd_Cmd(0x0C); //Select Row 2

Lcd_Cmd(0x00); //Clear Row 2 Display

Lcd_Cmd(0x06);

}


void Lcd_Print_Char(char data) //Send 8-bits through 4-bit mode

{

char Lower_Nibble,Upper_Nibble;

Lower_Nibble = data&0x0F;

Upper_Nibble = data&0xF0;

RS = 1; // => RS = 1

Lcd_SetBit(Upper_Nibble>>4); //Send upper half by shifting by 4

EN = 1;

for(int i=2130483; i<=0; i--)  NOP();  

EN = 0;

Lcd_SetBit(Lower_Nibble); //Send Lower half

EN = 1;

for(int i=2130483; i<=0; i--)  NOP(); 

EN = 0;

}


void Lcd_Print_String(char *a)

{

int i;

for(i=0;a[i]!='';i++)

Lcd_Print_Char(a[i]); //Split the string using pointers and call the Char function

}



int main()

{

float adc;

float volt, temp;

int c1, c2, c3, c4, temp1;

ADC_Initialize();


unsigned int a;

TRISD = 0x00;

Lcd_Start();

while(1)

{

adc = (ADC_Read(4)); // Reading ADC values

volt = adc*4.88281; // Convert it into the voltage

temp=volt/10.0; // Getting the temperature values

temp1 = temp*100;



c1 = (temp1/1000)%10;

c2 = (temp1/100)%10;

c3 = (temp1/10)%10;

c4 = (temp1/1)%10;



Lcd_Clear();

Lcd_Set_Cursor(1,3);

Lcd_Print_String("Temperature");

Lcd_Set_Cursor(2,5);

Lcd_Print_Char(c1+'0');

Lcd_Print_Char(c2+'0');

Lcd_Print_String(".");

Lcd_Print_Char(c3+'0');

Lcd_Print_Char(c4+'0');

Lcd_Print_Char(0xDF);

Lcd_Print_String("C");

__delay_ms(3000);

}

return 0;

}