毕业论文 - 数字温度计的设计(3)

2018-12-27 15:55

块所采集到的温度信息必须经由主控模块的处理才能在显示模块上显示,从而使整个系统进行正常的运转和工作。针对以上分析本系统主控模块中的单片机芯片采用了AT89S52芯片,此芯片功能强大,能够完全满足系统运行的需求。

3.2.4 单片机的复位电路 45单片机复位时RESET需要保持96个晶振周期的高电平(即需8个机器周期)。复位以后P0─P3口输出高电平,堆栈指针SP指向07H,其他特殊功能寄存器和程序计数器PC清零。只要RESET保持高电平,AT89S52就会循环复位。RESET当由高电平变为低电平后,单片机从程序存储器0地址开始执行程序。但单片机复位不影响内部RAM的状态,包括工作寄存器R0─R7。 常见的复位电路有:上电复位电路和上电按钮复位电路,在本设计中均采用上电复位电路,对于微型单片机而言,复位是一项很重要的归零调整操作。该复位就是将高电平加到RESET引脚上,并保持时间超过两个机器周期以上,也就是2μS如图2.3所示。 VCCC1+10uFS1R110K RESET 复位电路 \\ 7 3.2.5 单片机的晶振电路 所谓的晶振电路即指单片机的时钟电路。该电路通常有内部时钟电路和外部时钟电路。一般选用前者。单片机芯片内部有一个反相放大器构成的振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1,输出端为XTAL2,把XTAL1和XTAL2与外部石英晶体及两个电容连接起来可构成一个石英晶体振荡器如图2.4所示。时钟发生器是一个2分频电路。它把晶体振荡器的频率2分频后供给片内其他电路。一般电容C1和C2起到稳定振荡频率、快速起振的作用。 C130PFXTALA2C230PF12MHZXTALA1 晶振电路 \\ 8

3.2 温度传感器设计

3.2.1 DS18B20 简介

引脚说明

序号 名称 1 2 GND DQ 地信号 数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下,也可以向器件提供电源。 3 VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时,此引脚必须接地。 引脚功能描述 1)DS18B20简介

(1)独特的单线接口方式:DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 (2)在使用中不需要任何外围元件。

(3)可用数据线供电,电压范围:+3.0 ~ +5.5 V。 (4)测温范围:-55 ~ +125 ℃。固有测温分辨率为0.5 ℃。 (5)通过编程可实现9~12位的数字读数方式。 (6)用户可自设定非易失性的报警上下限值。

(7)支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点测温。

(8)负压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。

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2)DS18B20的测温原理

DS18B20内部结构图

DS18B20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。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是:开始8位(28H)是产品类型标号,接着的48位是该DS18B20自身的序列号,最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以0.0625℃/LSB形式表达,其中S为符号位。 这是12位转化后得到的12位数据,存储在18B20的两个8比特的RAM中,二进制中的前面5位是符号位,如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。 例如+125℃的数字输出为07D0H,+25.0625℃的数字输出为0191H,-25.0625℃的数字输出为FF6FH,-55℃的数字输出为FC90H。

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DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节,前两个字节是测得的温度信息,第一个字节的内容是温度的低八位,第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝,第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝,这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。该字节各位的意义如下:TM R1 R0 1 1 1 1 1低五位一直都是1 ,TM是测试模式位,用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0,用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率,如表所示(DS18B20出厂时被设置为12位)DS18B20温度转换时间表:

R1 R0 分辨率/温度最大转向时间 位 0 0 1 1 0 1 0 1 9 10 11 12 93.75 187.5 375 750 根据DS18B20的通讯协议,主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒,然后释放,DS18B20收到信号后等待16~60微秒左右,后发出60~240微秒的存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。

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