基于C51的温度控制系统(4)

2019-08-01 23:26

(4)配置寄存器。配置寄存器的内容用于确定温度值的数值转换分辨率。DS18B20工作时按此寄存器的分辨率将温度转换为相应精度的数值,它是高速缓存器的第五个字节,该字节定义如下:

TM R0 R1 1 1 1 1 1 图2-11 寄存器示意图

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,该位被置0,用户不必改动;R1和R0用来设置分辨率;其余5位均固定为1。DS18B20的分辨率设置如表2-2所示。

DS18B20主要由斜率累加器、温度系数振荡器、减法计数器、温度寄存器等部分组成。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正减法计数器的欲置值。温度系数振荡器用于产生减法计数脉冲信号,其中低温度系数振荡器受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,高温度系数振荡器随温度变化其振荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入.减法计数器对脉冲信号进行减法计数。温度寄存器暂存温度数值。

表2-2 DS18B20的分辨率设置

R1 0 0 1 1

R0 0 1 0 1 分辨率 最大转换时间(ms ) 93.75 187.5 375 750 9位 10位 11位 12位 13

DS18B20工作原理 :

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 而不同,且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理如图2.11所示。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。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。计数器1对 低温度系数晶振产生的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,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。图2.11中的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。

其工作原理如下图所示

斜率累加器 预 置 计数器1 预置 LSB 置位/清除 低温度系数晶振 高温度系数晶振

图 2-12 DS18B20工作原理图

比较 =0 加1 计数器2 温度寄存器 停止 =0

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2.5输出电路

控制加热电路的方法是通过单片机的一个I/O口来控制继电器的吸合与断开从而达到对加热电路的工作与停止的,输出周期方波的基本原理是利用 单片机内部间的T0工作在方式一产生中断隔为0.5ms的定时中断,每产生一次中断,CPU把记录秒的变量count(计数器)自动加1,100次中断为一个工作周期 当count的值在占空比的工作时间内时 输出口P2.5输出高电平,使继电器吸合, 加热电路工作。当count大于占空比数值时输出低电平 继电器断开,加热电路停止工作。

由于单片机的I/O口的输出的功率太小 电流达不到继电器线圈的要求 所以在输出口还要外接一个功率放大电路 ,将P2.5接在三极管8050的基极,再串联一个3.3k的电阻,三极管的集电极与继电器线圈串联在Vcc,发射极接地

通常为了保护三极管,还要在继电器的两端反并联一个二极管。 控制端得电路图如下所示

图 2-13 继电器与I/O口的连接

控制脉冲是由单片机的内部来产生的,加1计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来;一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计数器加1,当加到计数器为全1时,再输入一个脉冲就使计数器回零,且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1,向CPU发出中断请求(定时/计数器中断允许时)。如果定时/计数器工作于定时模式,则表示定时时间已到;如果工作于计数模式,则表示计数值已满。

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80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式;TCON用于控制其启动和中断申请。 工作方式寄存器TMOD

工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式,低四位用于T0,高四位用于T1。其格式如下:

图2-14 TMOD寄存器

T0定时方式1

方式1的计数位数是16位,由TL0作为低8位、TH0作为高8位,组成了16位加1计数器 。

TCONT0引脚1TH08位TL08位&≥1TMOD10M0M1C/T0机器周期GATEM01D0INT0引脚M1C/T图2-15 定时/计数器方式1工作原理 申请中断 TF1D7 TR1TF0TR0溢出D0GATED7 选择合适的初值便能得到我们想要的中断周期,就能控制脉冲的频率和占空

比。

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2.6串行通信电路

51单片机有一个全双工的串行通讯口,所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件,比如电脑的串口是RS232电平 的,而单片机的串口是TTL电平的,两者之间必须有一个电平转换电路,我们采用了专用芯片MAX232进行转换,虽然也可以用几个三极管进行模拟转换,但 是还是用专用芯片更简单可靠。

MAX232芯片是美信(MAXIM)公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。

图 2-16 232芯片引脚图

MAX232有以下技术特点 1、符合所有RS-232技术标准 2、只需要单一 +5V电源供电

3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力,能够产生+10V和-10V电压 4、功耗低,典型供电电流5mA 5、内部集成2个RS-232C驱动器

6、高集成度,片外最低只需4个电容即可工作。

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