基于89c52单片机的温度测量系统设计

基于89c52单片机的温度测量系统设计内容摘要：

统电路搭建起温度测量系统的硬件部分。 图 电源电路的硬件设计 5 图 温度测量系统硬件连接图 2． 2 各电路模块分析 2． 2． 1 电源电路 单片机、温度传感器、数码管都支持 5V 电源工作，因此电源只需要单一 5V 供电即可，然后用芯片 7805 将直流电压降到稳定到 5V，特别的芯片 7805 的输入电压应比输出电压高47V，所以最好选用输出电压 9~12V 的变压器。 如 图 1， 220V 的交流电通过变压器变压，在通过整流桥和滤波电容 ，可以变为特定数值的直流电（大于 5V），通过 7805 芯片、 C2（低频滤波电容）和 C2（高频滤波电容），得到稳定的 5V 直流电，满足单片机、温度传感器和数码管的使用。 2． 2． 2 单片机电路 要使单片机工作起来，需要给单片机接入复位电路和外接晶振。 图 上电复位电路 当 AT89C52 上电时，需要对其进行一次复位操作。 复位操作可以将 AT89C52 置成初始一个瞬时高电平来完成的，电路如图 所示。 上电瞬间，电流产生一个突发的向上尖峰脉冲，电流通过 C1 电容到达 AT89C52 的复6 位端口 RST 对其进行复位。 尖峰过后，电流平稳，电容 C1 阻止电流通过，避免反复复位。 电阻 R1 用于给 C1 放电，将 9 脚的电位拉低，防止 RST 端口上持续高电平。 图 晶振电路 给 AT89C52 提供一定的时钟频率，它才能正常工作，如图。 2． 2． 3 温度传感器 DS18B20 电路 DS18B20 数字传感器是一个 3 脚的芯片， 1 脚接地， 2 脚为数据输入输出， 3 脚为可选的 VCC 电源。 通过一个单线接口发送或接收数据，因此单片机与 DS18B20 仅需一条数据连接线（除了地线）。 DS18B20 应用电路有下面几种 ： （ 1） 寄生电源工作方式。 优点： 1）进行远距离测温时，无需本地电源 2）可以在没有常规电源的条件下读取 ROM 3）电路简洁，仅用一个 I/O 口 缺点：多个温度传感器挂在一个 I/O 口上进行多点测温时， 上拉电阻无法提供足够的能量，造成无法转换温度或误差较大。 因此这种电路只适合于单一温度传感器测温下使用，不适用采用电池供电的系统中，且电源 VCC 必须保证在 5V，电源电压下降时，寄生电源汲取的能量降低，使误差变大。 （ 2） 寄生电源强上拉供电方式。 改进的寄生电源工作方式，为使 DS18B20 在动态转换周期中获得足够的电流供应，进行温度 转换或拷贝到 E2 存储器时，用 MOSFET 把 I/O 线直接拉到 VCC 就可满足电流的供应，在发出任何涉及到拷贝到 E2 存储器或启动温度转换的指令后，必须在最多 10us 内把I/O 线转换到强上拉状态，强上拉方式可以解决电流供应不足的问题，因此适用于多点测温，缺点是多占用一个 I/O 口进行强上拉切换。 （ 3） 外部电源供电方式。 这种方式是 DS18B20 的最佳工作方式，工作温度可靠，抗干扰能力强，电路也简单，并且可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。 7 图 外部电源供电方式 综合比较，采用图 所示的外部电源供电 方式应用电路进行设计。 2． 2． 4 数码管显示电路 单片机驱动 LED 数码管的方法很多，按照显示方法分为静态显示和动态显示。 静态显示是指显示驱动电路具有输出锁存功能，要显示的数据送出后不再控制 LED，直到下次直到下次显示时再传送一次新的显示数据。 静态显示的数据稳定，占用的 CPU 时间少。 动态显示要 CPU 时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用 CPU 时间多。 两种方式各有利弊：静态显示虽然数据稳定，占用很少的 CPU 时间，但是每个显示单元都需要单独的锁存驱动电路，使用的电路硬件较多，动态显示虽然有闪 烁感，占用 CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。 动态扫描显示接口是单片机中应用最广泛的一种显示方式，其接口电路是把所有的LED 数码管的 8 个笔画段 a~g、 dp 的同名端连在一起，而每一个数码管接收到相同的字型码，但究竟是哪个数码管亮，则取决于 COM 端，而这一端是由 IO 控制的，可以自行决定显示哪一位。 所谓动态扫描，就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个数码管的 COM 端，使各个数码管轮流点亮，在轮流点亮的扫描过程中，每位数码管的点亮时间是极为短暂的，约1ms 左右，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余晖效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。 从上述论述中可以看出动态显示方案具备较强的实用性，也是目前单片机应用中数码管显示较为常用的一种方式，所以在本设计中采用动态显示方案。 2． 2． 5 译码电路部分 通过控制单片机的 I/O 口实现数 码管部分的数码显示，根据 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、DP 在数码管上的位置，不妨选用共阴极的数码管来显示，分别将八段数码管编码为hgfedcba，由此可得 0~9 的编码分别为 0x3f、 0x0 0x5b、 0x4f、 0x6 0x6d、 0x7d、 0x00x7f、 0x6f，通过 74HC138 进行译码，从而控制每一个数码管 的输出。 ３ 系统的软件设计 3． 1 温度测量系统软件 流程图 温度测量系统的软件主流程图可以划分成各子模块，分别为定时器设置、中断部分、8 读取 DS18B20 温度和温度译码输出 ，如图 所示， 图 软件主流程图 3． 2 温度测量系统 各子 模块 3． 2． 1 定时器设置部分 数码管的扫描采用定时器中断的方式，定时器 /计数器 T0 由特殊功能寄存器 TH0、 TL0构成，定时器 /计数器 T1 由特殊功能寄存器 TH TL1 构成。 特殊功能寄存器 TMOD 用于选择定时器 /计数器 T0、 T1 的工作模式和工作方式。 特殊功能寄存器 TCON 用于控制 T0、T1 的启动和停止计数，同时包含了 T0、 T1 的状态。 TMOD、 TCON 这两个寄存器的内容由软件设置。 单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清 0。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 表 工作方式寄存器 TMOD 格式 定时器 /计数器有 4 种工作方式，本次设计采用工作方式 1，选择 T0 定时，所以 TMOD中 T1 方式半段没有用 到，高 4 位全为 0，选择工作方式 1，所以 M1M0 为 01,选择定时模式，所以 C/T 为 0。 GATE 为 0，仅由运行控制位 TR0。