张仲明;郭东伟;吕巍;张立明
【摘 要】pubmedline
设计了一种基于 DS18B20温度传感器的温度测量系统,该系统由 DS18B20温度传感器、STC89C516RD+单片机与LCM 液晶显示屏组成.构建了实验电路图并实现了仿真实验.结果显示本系统的测量结果与温度计的实际测量结果基本吻合,符合预期仿真结果.%Based on the DS18B20 temperature sensor,a temperature measurement system is designed.This system is composed of the DS18B20 temperature sensor,STC89C516RD+ SCM and LCM LCD screen.The experimental circuit diagram is set up and the simulation experiment is realized.The results show that the measurement results of this system are basically in agreement with the actual measurement results of the thermometer,which conforms to the expected simulation ones. 【期刊名称】《实验技术与管理》
【年(卷),期】2018(035)005
经历
【总页数】5页(P76-79,88)
【关键词】温度测量系统;DS18B20温度传感器;STC89C516RD+单片机
【作 者】张仲明;郭东伟;吕巍;张立明
【作者单位】吉林大学计算机科学与技术学院,吉林长春 130012;吉林大学物联网虚拟仿真实验教学中心,吉林长春 130012;吉林大学计算机科学与技术学院,吉林长春 130012;吉林大学物联网虚拟仿真实验教学中心,吉林长春 130012;吉林大学计算机科学与技术学院,吉林长春 130012;吉林大学物联网虚拟仿真实验教学中心,吉林长春 130012;吉林大学计算机科学与技术学院,吉林长春 130012;吉林大学物联网虚拟仿真实验教学中心,吉林长春 130012
【正文语种】中 文
托尔斯泰主义【中图分类】TH811
温度测量与控制是工业自动控制的重要组成部分,在工业、电子、精度实验等领域有着普遍的应用[1]。温度是工业对象中主要的被控参数之一,因此温度控制是生过过程自动化中的一
项主要任务[2]。特别是在温室产业快速发展的今天,通过自动监控系统有效调控温室的温湿度环境,对温室产业的发展具有重要意义[3]。对于一些类似于煤矿等极端恶劣危险的工作场所,温度监测仪器则显得尤为重要[4]。本文的温度测量与控制系统由DS18B20温度传感器、STC89C516RD+单片机与LCM液晶显示屏组成。DS18B20具有精度高、抗干扰能力强和硬件开销低的特点,封装之后可以装备于冷冻库、粮仓、电力机房等场所用于粮仓测温、机房测温以及大棚种植测温等方面。STC89C516RD+单片机具有高抗静电、超低功耗、容易维护且性能稳定等特点。因而它们十分适合于温度测控方面的应用。
1 系统设计
三一学校
本系统由DS18B20温度传感器、STC89C516RD+单片机与LCM液晶显示屏组成。DS18B20温度传感器用于温度的测量并将测出的温度值转换为数字信号量,交由STC89C516RD+单片机进行采集和处理,最后将处理结果传送至LCM液晶显示屏。系统硬件结构如图1所示:图1 系统硬件结构图
1.1 DS18B20温度传感器
DS18B20温度传感器是美国Dallas公司生产的体积小、精度高、抗干扰能力强的单总线数字温度传感器[5]。它具有低功耗、高性能,能够多点测温并易配处理器等优点。DS18B20传感器的工作电源是3.0～5.5 V/DC,它的可编程的分辨率为9～12位,测温范围为-55 ℃～+125 ℃,分辨率可达0.062 5 ℃[6]。由于多个DS18B20可以挂载在一根通信线上,因而应用起来十分方便。
DS18B20内部结构由64位ROM闪存、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL组成，如图2所示。其中暂存器用于存放测量结果,使用存储器的操作命令可以读出暂存器中的数据。TH和TL各由一个EEPROM字节构成。同样需要使用存储器的操作命令对TH和TL进行写入,对它们的读出则需要暂存器。
图2 DS18B20内部结构
图3 DS18B20测温原理图
DS1820有2个不同温度系数的振荡器，即低温度系数振荡器和高温度系数振荡器(见图3)。低温度系数振荡器输出的时钟脉冲信号在高温度系数振荡器产生的门周期内进行计数[7]。
高温度系数振荡器用来确定一个门周期,基于这一门周期,计数器通过对一个低温度系数振荡器的脉冲进行计算来获得温度值。如果计数器在高温度系数振荡器输出的门周期结束前计数为零,则温度寄存器的值加1,这表明所测温度大于-55 ℃。重复该过程,直至高温度系数振荡器门周期结束为止,这时温度寄存器存储的就是测出来的温度值。主机通过发送读存储器命令读出该温度值后还要进行取补和十进制转换,进而得到实测的温度值。斜坡式累加器用来补偿和修正温度振荡器的非线性,从而获得较高的温度分辨力。DS1820能够提供0.5 ℃的分辨力,要想获得所需的分辨力,需要通过改变计数器对温度每增加1 ℃(斜坡式累加器)所需计数的值,因此,必须同时知道在给定温度下计数器的值和每度的计数值。
表1提供了温度值和输出数据间的关系,温度以16比特位+符号位的二进制补码形式读出,数据则以串行方式通过单线接口进行传输。由表中可知,DS1820的测温范围为-55 ℃～+125 ℃。若涉及到华氏温度,则通过转换因子查表。
王健林亚洲首富表1 温度/数据关系表温度/℃数据输出(二进制)数据输出(十六进制)+12500000000 1111101000FA+2500000000 001100100032+1/200000000 000000010001000000000 000000000000-1/211111111 11111111FFFF-2511111111 11001110FFCE-5511111111 10010010FF92
华中师范大学学报
1.2 STC89C516RD+单片机
STC89C516RD+是STC公司推出的一款单片机,它具有以下优点[8]:
(1) 功耗很低,低于0.1 A,可外部中断唤醒；
(2) 抗静电能力强,6 kV静电可以直接打在芯片管脚上；
(3) 抗干扰能力强,能够轻松避过2 kV/4 kV快速脉冲干扰；
(4) 支持在线系统串口编程功能；
(5) 6时钟/机器周期与12时钟/机器周期可任意设置；
(6) 加密性强,解密十分困难；
(7) 1280B内存RAM,63KB闪存,完全适用于小型嵌入式系统的需求。
本文使用的是STC89C516RD+单片机结构[9],封装形式为PQFP。它具有如图4所示的36个可操作的I/O口。
图4 STC89C516RD+单片机结构
该结构采用MAX4634(8个型号)的4路模拟多路复用器/开关对单片机的P0口进行扩展。MAX4634具有NO1、NO2、NO3和NO4共4个通道可供选择。STC89C516RD+的2个I/O用来控制MAX4634的选择管脚A0和A1的电平状态,从而切换该开关的通道。对应关系:若选择NO1,则A0的电平为0,A1的电平为1；若选择NO2,则A0电平为1,A1电平为0；若选择NO3,则A0电平为0,A1电平为1；若选择NO4,则A0电平为1,A1电平为1。
1.3 LCM液晶显示屏
液晶显示器的选择需要考虑到功能和成本[10]。本文使用图形点阵液晶显示器YM12864C,这是一个集成的液晶显示屏驱动芯片。该芯片由行驱动器和列驱动器组成了128(列)64(行)的全点阵液晶显示,可显示8(每行)4(行)个(1616点阵)汉字。行驱动电路一般是是利用多个译码器完成每行的选中[11]。YM12864C采用5条位控制总线和8位并行数据总线实现与CPU的接口。通过采用COB的软封装方式,显示器通过压框和导电橡胶[12]与LCD相连接,使其连接可靠,且使用寿命长。内部有显示数据锁存器,自带上点复位电路。YM12864C的引脚特性见表2。
表2 YM12864C的引脚特性引脚级别引脚功能描述CS1H/L片选信号,/CS1=L时液晶左半屏显示CS2H/L片选信号,/CS2=L时液晶右半屏显示VSS0 V电源地VDD+5 V电源电压V00^10 VLCD驱动负电压,要求VDD-VLCD=10 VRSH/L寄存器选择信号R/WH/L读/写操作选择信号EH/L使能信号DB0H/LDB1H/LDB2H/LDB3H/LDB4H/LDB5H/LDB6H/LDB7H/L八位三态并行数据总线RESH/L复位信号,低电平有效VOUT-10 V输出-10 V的负电压(单电源供电)LED+(EL)+5 VLED-(EL)0 V背光电源,Idd<=960 mA
豫公网安备41160202000603
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