基于单片机的数字测速仪设计(2)

2019-04-21 17:20

后通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号,传送给单片机,单片机将温度值进行处理之后用数码显示 ,当温度值超过设置值时,系统开始报警。

1.3

1.4

1.1多点温度采集系统的工作流程图

2

图第二章 多点温度采集系统的设计思路

2.1 多点温度采集系统的工作流程

多点温度采集系统的工作流程图如图1.1所示,需要注意的是该系统并没有提供采集到的温度,来对相关量进行控制的功能。

2.2多点温度采集系统的需求分析与设计

设计多点温度采集系统,需要考虑如下几个方面

(1)需要一个能将温度数据转换为采集数据的传感器,其相关指标必须符合采集系统的需求

(2)传感器和51单片机通过任何方式来进行数据交换 (3)需要一个能显示温度数据的显示模块 (4)需要设计合适的点片机软件

2.3单片机应用系统的温度采集方法

单片机应用系统对于温度信号采集有两种常见的方法:

(1)数字温度传感器采集。通常利用两个不同温度系数的晶振控制两个计数器进行计数,利用温度对晶振精度影响的差异测量温度。

(2)PT铂电阻采集。利用PT金属在不同温度下的电阻值和不同原理来测量温度。

两种采集方法的比较参见表2.2

3

表2.2数字温度传感器和PT铂电阻的比较

需要注意的是PT铂电阻根据温度变化的只是其电阻值,所以在实际使用过程中,需要额外的辅助器件将其转换为电压信号,并且通过调整后送到模/数字转换器件。

才能让51单片机进行处理,其组成如图2.3所示

图2.3使用PT铂电阻来测量温度

在多点温度采集系统中,选择了使用1-wire总线接口的温度传感器DS18B20来测量温度,这是因为系统对采集精度要求不高,而且温度传感器没有额外的附加器件,比较方便和51单片机连接。

2.4 1-wire总线的工作原理

多点温度采集系统的51单片机使用1-wire总线和温度传感器DS18B20进行数据交互,该总线是美国达拉斯公司推出的一种总线接口技术,其技术特点是只用一根数据线,既传输时钟,也传输数据,且数据通信是双向的,还可以利用该总线给器件完成供电任务。1-wire总线具有占用I/O资源少,硬件简单的优点,在一条1-wire总线上可以挂接多个器件。这些器件既可以是主机器件。图2.4是使用1-wire总线来扩展多个51单片机系统外围器件的结构示意图。

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图2.4使用1-wire总线扩展51单片机系统外围器件的结构示意图 1-wire总线的接口器件通过一个漏极开路的三态端口连接到总线上,这样使得器件在不使用总线时可以释放信号线,以便于其他器件使用总线。于是漏极开路,所以1-wire要在总线上上拉一个5千欧左右的电阻到VCC,并且在使用寄生方式供电时,为了保证器件在所有工作状态下都有足够的电量,在总线上还必须提供一个MOSFET管,以存储电能。

寄生供电方式是指1-wire总线器件不适用外接电源,直接使用数据信号线作为电能传输信号线的供电方式。

1-wire总线的工作流程包括总线初始化、发送ROM命令+数据,以及发送功能命令+数据三个步骤,除了搜索ROM命令和报警搜索命令之后不能发送功能命令+数据,而是要重新初始化总线之外,其他总线操作过程必须完成这三个步骤。

总线初始化过程由主机发送的总线复位脉冲和丛机响应的答应脉冲组成,后者是通知主机该总线上有准备就绪的丛机信号。每个1-wire总线器件都有自己的地址,这是唯一一个64位数据,用于标示该器件的种类。ROM命令是和ROM代码相关的一系列命令,用于操作总线上的指定外围器件,ROM命令还可以检测总线上有多少个外围器件,以及这些外围器件的种类和是否有器件处于报警状态。ROM命令一般有5种,这些命令的长度都为一个字节,即8位。1-wire总线ROM命令的具体说明如图2.5所示

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图2.51-wire总线ROM命令的具体说明

在主机发送完ROM后,发送需要操作的具体器件的功能命令+数据,即可以对指定的具体器件进行操作。

2.2 主控制部分 2.4 数码管

数码管也称LED数码管,晶美、光电、不同行业人士对数码管的称呼不一样,其实都是同样的产品。

数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管,八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元,多一个小数点显示;按显示可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。

按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管,共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮,当某一字段的阴极为高电平时,

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