溫度控制器技術論文

　　溫度控制器作為一種重要的溫度控制設備，在諸多工業生產過程中得到了廣泛的應用。下面是小編為大家精心推薦的溫度控制器技術論文，希望能夠對您有所幫助。

　　溫度控制器技術論文篇一

　　基于DS18B20的溫度控制器設計

　　摘要：該系統在設計過程中，使用了DALLAS公司生產的數字溫度傳感器DSl8820和ATMEL公司推出的一種小型單片機AT89C2051作為CPU，四位數碼顯示。該系統具有高精度的溫度控制和時鐘顯示功能。

　　關鍵詞：溫度傳感器DSl8820;單片機AT89C205;數碼顯示

　　中圖分類號：TP3　文獻標識碼：A 文章編號：(2008)04-0092-04

　　引言

　　本系統設計采用AT89C2051單片機控制，數字溫度傳感器DSl8820測溫，四位數碼管顯示，測溫范圍在-55℃―+125℃，可設高低溫報警，進行相應控制。DSl8820采用外部電源供電方式，單線總線接P3.2口，為保證在有效的時鐘周期內提供足夠的電流，用一個4.7K電阻來完成對總線的上拉。

　　AT89C2051采用6MHZ晶振，通過P3.3連接DS18820的控制信號，3.0、P3.1、P3.4、P3.5為四位數碼管的位選信號。顯示采用動態掃描方式，P1.0―P1.7分別接共陽極數碼管的a、b、c、d、e、f、gDP，P3.7接蜂鳴用來溫度超出指定的范圍時報警，P3.2作為可擴展口等電路。

　　當DS18820處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10gs。由于單線制只有一根線，因此發送接收口必須是三態的。主機控制DS18820完成溫度轉換必須經過3個步驟：初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。假設單片機系統所用的晶振頻率為12MHz，根據DSl8820的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫3個子程序：INIT為初始化子程序，WRITE為寫(命令或數據)子程序，READ為讀數據子程序，所有的數據讀寫都從最低位開始。雖然DSl8820有諸多優點，但使用起來并非易事，由于采用單總線數據傳輸方式，DSl8820的數據I，O均由同一條線完成。因此，對讀寫的操作時序要求嚴格。為保證DSl8820的嚴格I/O時序，需要做較精確的延時。

　　二、模塊介紹

　　1　溫度傳感器DSl8820

　　DS18820是DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器，具有3引腳TO―92小體積封裝形式;溫度測量范圍為-55℃―+125℃，可編程為9位―12位A/D轉換精度，測溫分辨率可達0.0625℃，被測溫度用符號擴展的16位數字量方式串行輸出;其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生;多個DS18820可以并聯到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18820通信，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線和邏輯電路。以上特點使DS18820非常適用于遠距離多點溫度檢測系統。引腳排列如圖1所示：

　　(1)DS18820的內部結構：DS18820內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發的溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DSl8820的地址序列碼，每個DS18820的64位序列號均不相同。64位ROM的排的循環冗余校驗碼(cRC=x8+x5+X4+1)。ROM的作用是使每一個DS18820都各不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18820的目的。

　　(2)DS18820溫度傳感器的存儲器：DS18820的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM，后者存放高溫度和低溫度觸發器TH、TL和結構寄存器。

　　(3)工作時序：由于DSl8820是在一根I/O線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時序要求。DS18820有嚴格的通信協議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數據的傳輸都是從主機自動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數據，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數據接收。數據和命令的傳輸都是低位在先。

　　2　單片機AT89C2051

　　AT89C2051是由ATMEL公司推出的一種小型單片機。1995年出現在中國市場。其主要特點為采用Flash存貯器技術，降低了制造成本，其軟件、硬件與MCS―51完全兼容，可以很快被中國廣大用戶接受，其程序的電可擦寫特性，使得開發與試驗比較容易。

　　(1)引腳說明：AT89C2051共有20條引腳，詳見圖2。從圖中可見，2051繼承了8031最重要引腳：P1口共8腳，準雙向端口。P3.0～P3.6共7腳，準雙向端口，并且保留了全部的P3的第二功能，如P3.0、P3.1的串行通訊功能，P3.2、P3.3的中斷輸入功能，P3.4、P3.5的定時器輸入功能。

　　在引腳的驅動能力上面，AT89C2051具有很強的下拉能力，P1，P3口的下拉力均可達到20mA。相比之下89C51/87C51的端口下拉力每個管腳最大為15mA。但是限定9腳電流之和小于71mA。這樣，引腳的平均電流只9mA。AT89C2051驅動能力的增強，使得它可以直接驅動LED數碼管。引腳如圖2所示：

　　(2)存儲器：AT89C2051片內含有2k字節的Flash程序存儲器，128字節的片內RAM，與80C31內部完全類似。由于2051內部設計全靜態工作，所以允許工作的時鐘為0～20MHz，也就是說，允許在低速工作時，不破壞RAM內容。相比之下，一般8031對最低工作時鐘限制為3.5MI-Iz，因為其內部的RAM是動態刷新的。AT89C2051不允許構造外部總線來擴充程序/數據存儲器，所以它也不需要ALEPSEN、RD、WR一類的引腳。

　　(3)應用方法：AT89C2051內部程序存貯器為Flash，所以修改它內部的程序十分方便快捷，只要配備一個可以編程AT89C2051的編程器即可。調試人員可以采用程序編輯――編譯――固化――插到電路板中試驗這樣反復循環的方法，對于熟練的MCS一51程序員來說，這種調試方法并不十分困難。但這種調試不能夠了解片內RAM的內容和程序的走向等有關信息;普通8031/80C31仿真器的仿真插頭中P1.0―P1.7和P3.0～P3.6引出來仿真205T，這種方法可以運用單步、斷點的調試方法，但是仿真不夠真實，比如，2051的內部模擬比較器功能，PI口、P3口的增強下拉力等等。AT89C2051適合于家用電器控制，分布式測控網絡，I/O量不足不是很大的應用系統。

　　3　數碼顯示

　　本系統四位數碼顯示，數碼管是一種半導體發光器件，其基本單元是發光二極管，數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發光二極管單元(多一個小數點顯示);按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等數碼管;按發光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。電路如圖3所示：

　　共陽極數碼管是指將所有發光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(cOM)的數碼管。共陽數碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應的字段就不亮。

　　共陰極數碼管是指將所有發光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。

　　內部的四個數碼管共用a、b、c、d、e、f、g、DP這8根數據線，為人們的使用提供了方便，本系統采用四位數碼管，所以它有四個公共端，加上a、b、c、d、e、f、g、DP，共有12個引腳，下面便是一個共陰極的四位數碼管的內部結構圖(共陽極的與之相反)。引腳排列依然是從左下角的那個腳(1腳)開始，以逆時針方向依次為112腳，下圖中的數字與之一一對應。

　　三、結 語

　　本系統已調試成功。可用于家庭溫度、實驗室溫度等室溫環境的實時測量。也可以隨時根據需要，縮小體積，將其嵌入空調、冰箱等各種家用電器中用于自動調節控制溫度，本系統穩定、可靠、實用件強，具有一定的應用價值。

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