基于单片机的恒温控制系统设计毕业设计说明书精品.doc

基于单片机的恒温控制系统设计毕业设计说明书 3.2 DS18B20传感器 DS18B20原理与特性:采用了DS18B20单总线可编程温度传感器,来实现对温度的采集和转换,大大简化了电路的复杂度,以及算法的要求。首先来介绍一下DS18B20这块传感器的特性及其功能: DSl8B20的管脚及特点 DS18B20可编程温度传感器有3个管脚。内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。 GND为接地线,DQ为数据输入输出接口,通过一个较弱的上拉电阻与单片机相连。VDD为电源接口,既可由数据线提供电源,又可由外部提供电源,范围3.0~5.5 V。本文使用外部电源供电。 主要特点有: 1. 用户可自设定报警上下限温度值。2.不需要外部组件,能测量-55~+125℃ 范围内的温度。 3.-10℃ ~+85℃ 范围内的测温准确度为±0.5℃ 。 4.通过编程可实现9~l2位的数字读数方式,可在至多750 ms内将温度转换成12 位的数字,测温分辨率可达0.0625℃ 。5.独特的单总线接口方式,与微处理器连接时仅需要一条线即可实现与微处理器双向通讯。 6.测量结果直接输出数字温度信号,以“一线总线”串行传送给CPU,同时可传送CRC校验码,具有极强的抗干扰纠错能力。 7.负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能正常工作。 DS18B20支持多点组网的功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温。DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同,只是得到的温度值的位数因分辨率不同DS18B20 为9位~12位A/D转换精度,而DS1820为9位A/D转换,虽然我们采用了高精度的芯片,但在实际情况上由于技术问题比较难实现,而实际精度此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器1的预置值。如下3.2的测温原理图不同,且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3.2所示: 清0 增加 停止 图3.2 DS18B20的测温原理框图 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。则高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值时。计数器1对低温度系数晶振产生脉冲信号,进行减法计数,当计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,计数器1的预置将重新被装入,计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器2计数到0时,停止温度寄存器值。在DS18B20测温程序设计中,向DS18B20发出温度转换命令后,程序要等待DS18B20的返回信号,一旦某个DS18B20接触不好或断线,当程序读该DS18B20时,将没有返回信号,程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。测温电缆线采用屏蔽4芯双绞线,其中有一对接地线与信号线,另一组接VCC和地线。 3.3 复位和时钟电路的设计 本系统中采用自动复位和手动复位键复位相的方式。系统时钟电路设计采用内部方式。AT89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容构成并联谐振电路,接在放大器的反馈回路中。本系统电路采用的晶体振荡器频率为11.0592MHz。采用这种频率的晶体振荡器的原因是可以方便的获得标准的波特率。复位电路和时钟电路如图3.3所示。复位电路有上电自动复位和按钮手动复位两种。上电复位是利用电容充电来实现的,上电瞬间RST/VPD端的电位与VCC相同,随着充电电流的减少,RST/VPD的电位逐渐下降,图3.3中的10K的电阻是施密特触发器输入端的一个下拉电阻,时间常数为10*10-6*10*103s100ms,只要Vcc的上升时间不超过1ms,振荡器建立时间不超过10ms,这个时间常数足以保证完成复位操作。上电复位所需最短时间是震荡周期建立时间加上2个机器周期时间。按钮复位采用电平复位方式,按下复位电钮时,电源对外接电容充电,使RST/VPD端为高电平,复位按钮松开后,电容通过内部下拉电阻放电,逐渐使RST/VPD端恢复低电平[16]。 图3.3 复位电路和时钟电路 3.4 温度采集电路 数据采集电路如图3.4所示,1脚接地,2脚即为单总线数据口,3脚接电源。温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度,提供给AT89C52的P3.5口作为数据输入。 图3.4 数据采集电路 3.5 显示电路的设计 数码