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[導讀]在實際應(yīng)用中,往往需要對較遠處的溫度信號進行監(jiān)視。為此,設(shè)計了一種用單片機與數(shù)字溫度傳感器集成的方案,它可以以更低的成本和更高的精確度實現(xiàn)溫度檢測。  l 系統(tǒng)綜述  系統(tǒng)硬件設(shè)計以Atmel公司的AT89S52單

在實際應(yīng)用中,往往需要對較遠處的溫度信號進行監(jiān)視。為此,設(shè)計了一種用單片機與數(shù)字溫度傳感器集成的方案,它可以以更低的成本和更高的精確度實現(xiàn)溫度檢測。

  l 系統(tǒng)綜述

  系統(tǒng)硬件設(shè)計以Atmel公司的AT89S52單片機為核心,主要由電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、串口通訊電路、溫度傳感器電路、12864液晶顯示電路、I2C存儲器電路以及按鍵輸入電路構(gòu)成。溫度采集電路采用單總線數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)溫度采集,可設(shè)計為一路或多路;溫度存儲電路采用I2C接口E2PRPOM存儲芯片,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄;液晶顯示電路采用圖形點陣液晶顯示器,以實現(xiàn)溫度的即時顯示。同時配以鍵盤輸入電路,可以接收用戶指令輸入,隨時改變工作模式,或查詢?nèi)我鈺r間的溫度數(shù)據(jù)。

  2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

  硬件電路設(shè)計總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。由+5 V電源電路、手動復(fù)位電路、晶振電路(11.059 2 MHz)構(gòu)成單片機最小系統(tǒng),完成單片機的基本運行需求。串口電路用于通信,實現(xiàn)與主機的交互。溫度采集電路、1602液晶顯示電路、I2C存儲器電路為該設(shè)計的三個核心模塊,實現(xiàn)主要設(shè)計功能,同時實現(xiàn)按鍵輸入電路。

  2.1 溫度采集電路設(shè)計

  該設(shè)計采用Dallas公司生產(chǎn)的3引腳T0-T2小體積封裝溫度傳感器DSl8820。DSl820是美國Dallas半導體公司推出的第一片支持“單總線”接口的溫度傳感器。它具有微型化、低功耗、高性能,抗干擾能力強,易配微處理器等優(yōu)點,可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號,供微機處理。

  溫度測量范圍為-55~+125 ℃,可編程為9~12位A/D轉(zhuǎn)換精度,被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出。測溫分辨率可達O.062 5 ℃,其工作電源既可在遠端引入,也可采用寄生電源方式產(chǎn)生,易于系統(tǒng)集成。多個DSl8820可以并聯(lián)到三根或兩根線上,CPU只需一根端口線就能與諸多DSl8820通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點使DSl8820非常適用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。溫度傳感器電路圖如圖2所示。

  2.2 I2C存儲器擴展電路設(shè)計

  I2C總線(Inter Integrated Circuitbus)包括一條數(shù)據(jù)線(SDA)和一條時鐘線(SCL),是單片機系統(tǒng)常用的總線結(jié)構(gòu)。這種總線結(jié)構(gòu)盡可能地節(jié)省了單片機I/O資源,為多路溫度采集保留了最大的擴展空間。

  該設(shè)計中采用的存儲器AT24C16是Atmel公司生產(chǎn)的I2C接口E2PROM芯片。AT24C16中帶有片內(nèi)尋址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后,該地址寄存器自動加1,以實現(xiàn)對下一個存儲單元的操作,且所有字節(jié)都以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間,一次操作可寫入多達8 B的數(shù)據(jù)。I2C存儲器電路圖3所示。

  2.3 液晶顯示電路設(shè)計

  液晶顯示電路采用1602帶字庫液晶實現(xiàn)。這一液晶模塊,接口功能明確,操作簡單,簡化了電路設(shè)計,自帶字庫極大地方便了顯示操作的實現(xiàn)。

  3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

  系統(tǒng)軟件設(shè)計主要有兩項任務(wù),是用于不間斷記錄溫度數(shù)據(jù);二是用于接收用戶輸入,響應(yīng)用戶指令。

  溫度記錄程序中每隔固定時間間隔采集溫度數(shù)據(jù),將溫度數(shù)據(jù)與當前時間一并記錄。若不擴展實時時鐘芯片,可用軟件方式,依據(jù)時間間隔計算轉(zhuǎn)換得到當前時間,避免使用時鐘芯片增加系統(tǒng)成本。對于用戶按鍵輸入,以外部中斷方式予以響應(yīng)。

  4  結(jié)語

  該設(shè)計可以實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集與長時間數(shù)據(jù)記錄,既可以單獨采樣其中任意一路,也可以實現(xiàn)多路同時采樣,同時可以與主機交互。該系統(tǒng)的整個運行過程在同一地點進行集中監(jiān)控,方便又節(jié)省人力,實現(xiàn)了溫度的采集、顯示、存儲于一體的集成記錄功能。設(shè)計使用的外圍元件較少。具有設(shè)計簡單,擴展靈活,功能較全面等特點。

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