基于51单片机智能温度控制器设计Word文档格式.docx
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后者依据RS-232-C来实现STC89C51与PC机的通信。
在此基础上,本文
还介绍电源电路、复位电路、时钟电路的设计和实现。
最后对组成温度数据采集电路的软件和硬件进行了仿真和调试,实现了上位
机和下位机的通信,并能在PC机上正确地显示DS18B20采集到的温度数据,并可
控制温度数据的采集和传输。
同时对出现的问题进行讨论和分析,提出了解决办
法。
1-WireSTC89C51
Abstract
Thispaperresearchestemperatureacquisitiontechniquebasedon1-wirebus.ThetemperatureacquisitionsystemofMCS-51isbuiltupabidedby1-wireprotocol.The
systemcomposesofpowersupplycircuit,datacollectioncircuit,datatransfercircuit,
resetcircuit,clockcircuit,voltagetransformationcircuit.
Firstly,temperaturedataaretransferredtoSTC89C51throughsensorDS18B20.Second,thetemperaturedataareprocessedthroughvoltagetransformation.Atlast,the
datainformationaredisplayedonmonitoraftertransferredtoPCthrough
communicationinterface.Therefore,thesystemrelatestoserialcommunication,
singlechip,voltagetransformation,numericaltemperaturesensor.Themostimportant
inthissystemisthecommunicationbetweensensorDS18B20andSTC89C51andthe
communicationbetweensensorSTC89C51andPC.Thecommunicationbetween
sensorDS18B20andSTC89C51isaccomplishedthrough1-wireprotocol.The
communicationbetweensensorSTC89C51andPCthroughRS-232-C.Furthermore,
thispaperintroducesthedesignandaccomplishmentofpowersupplycircuit,data
collectioncircuit,datatransfercircuit,resetcircuit,clockcircuit.
Atlast,thesoftwareandhardwareoftemperatureacquisitionsystembothsimulatedandtuned.Theup-downcommunicationisaccomplished.PCdisplaysthe
datacollectedbyDS18B20andcontrolsthecollectionsandtransferoftemperature
data.Theemergentproblemsareanalyzedandsolved.
KeyWords:
digitaltemperaturesensor1-Wirebuscommunicationprotocol
DS18B20STC89C51
目录第一章绪论...................................................................................................................1
1.1概述..........................................................................................................................1
1.2研究目的、内容及思路..........................................................................................2第二章1-WIRE总线技术..........................................................................................32.11-WIRE规范的通信协议.........................................................................................32.21-WIRE协议体系结构模型.....................................................................................32.2.11-Wire物理层协议...........................................................................................42.2.2复位和存在时序...............................................................................................52.2.3写时序................................................................................................................5
2.2.4读时序................................................................................................................5
2.2.51-Wire链路层协议...........................................................................................62.3本章小结...................................................................................................................6
第三章数字温度传感器DS18B20......................................................................73.1单总线数字温度计DS18B20简介........................................................................73.2DS18B20的原理......................................................................................................7
3.2.1DS18B20的特性..............................................................................................83.2.2DS18B20引脚及功能......................................................................................93.2.3DS18B20的工作原理......................................................................................93.2.4存储器操作命令代码及其含义....................................................................103.3温度检测系统原理及软件流程图........................................................................113.4本章小结...................................................................................................................12
第四章串行通信和RS-232-C..............................................................................134.1数据的串行通信.......................................................................................................13
4.2有关串行通信的物理标准......................................................................................144.3RS-232-C标准.......................................................................................................14
4.4RS232C串口通信接线方法(三线制).............................................................154.5本章小结..................................................................................................................16
第五章硬件设计..........................................................................................................17
5.1设计指标及总体设计.............................................................................................175.2单片机STC89C51..................................................................................................18
5.2.1电平转换电路.................................................................................................21
5.2.2复位电路..........................................................................................................21
5.2.3时钟电路.............................................................................................................22
5.2.4数据传输电路....................................................................................................235.3关于MAX232............................................................................................................23
5.3.1双路电荷泵电压转换器..................................................................................24
5.3.2RS-232驱动器.................................................................................................25
5.3.3低功耗接收模式..............................................................................................255.4电源..........................................................................................................................26
5.5显示输出结果...........................................................................................................265.6本章小结....................................................................................................................27
第六章软件设计..........................................................................................................29
6.1KEIL软件简介........................................................................................................296.2软件流程..................................................................................................................30
6.2.2DS18B20的初始化.........................................................................................32
6.2.3读取温度...........................................................................................................32
6.2.4延时函数...........................................................................................................32
6.2.5主函数...............................................................................................................33
6.3小结..........................................................................................................................33
第七章软件仿真和硬件调试..................................................................................35
7.1仿真准备设置..........................................................................................................357.2遇到的问题与解决方法...........................................................................................377.3软件仿真..................................................................................................................39
7.4小结..........................................................................................................................39
第八章全文总结..........................................................................................................41致谢...................................................................................................................................43
参考文献...........................................................................................................................45
1第一章绪论
随着电子技术、单片机应用技术的进步和发展,单片机的应用范围日益广泛。
温度采集技术也在不断的发展,主要表现在温度传感器的不断发展。
初期,以铜
电阻,热敏电阻作为传感器件,通过检测电阻的变化来反映温度的变化,为测量
提供参考依据。
但此工作靠人工一点一点的测量,效率低,准确性差。
但随着科
技的不但进步,温度采集技术不断完善、提高、并日趋成熟,逐步形成了样式繁
多的温度检测系统,为安全、科学应用起到了积极的作用,并不断的取得了一定
的经济效益和社会效益,不同程度地提高了工作效率和管理水平,并积累了一定
的温度传感器应用于单片机系统的工作经验,例如,我们现在用到的基于1-Wire
协议的温度采集技术,就使数据采集部分线路得到了简化且与单片机相结合;
在
传感器方面应用了半导体等器件;
在数据传输上采用了串行传输方式,从而减少
了传输线条数;
通过各种手段提高了数据传输和巡检速度,并提高了数据采集的精度和可靠性。
常用的温度传感器主要有热敏电阻、P-N结型温度传感器以及数字式温度传感
器等。
以下作简要介绍:
(1)热敏电阻
以温度变化导致阻值变化为工作原理的热敏电阻,因其成本低、体积小、简
单、可靠、响应速度快、容易使用等特点,在多项温度测量应用中受到广泛欢迎,
在过去的系统中采用最多的就是热敏电阻温度传感器。
热敏电阻的电阻温度系数
较高,室温电阻通常也较高,因此其自身发热较小,信号调节较为简单。
热敏电
阻的缺点是互换性差,温度与输出阻值之间呈非线性关系。
热敏电阻分为正温度
系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻两种,但在温度测量应用中,正温度系数热
敏电阻较少得到采用,更多采用的是负温度系数热敏电阻。
(2)数字式温度传感器
数字式温度传感器的种类较多,本系统的温度传感器主要是美国DALLAS公司
生产的温度传感器系列,其温度检测范围为-55?
到十125?
,检测精度为士0.5?
。
2基于51单片机的温度控制器
本系统采用的是DSl8B20,此芯片采用1-Wire接口,封装形式有TO-92和8-PINSOIC两种,本系统中采用的是TO-92封装。
DSl8B20用9~12位来表示测温点的温度值,
每个DS18B20内部都设置有一个唯一的序列号,在应用上可以使多个DS18B20共存于同一根数据传输线上。
采用数字式温度传感器的温度采集系统主要由单片机、数字温度传感器、复
位电路、通信电路组成,能完成数据的采集、显示、控制等功能。
最重要的是它
的温度采集部分由一根线来控制,大大的简化系统的复杂性,同时拓展了系统的
应用范围。
1.2研究目的、内容及思路
本文是基于1-Wire温度数据采集技术的研究。
通过单片机技术、1-W
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- 基于 51 单片机 智能 温度 控制器 设计