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18页
摘要:本文介绍一种基于AT89C2051单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件,测量范围-55℃-~+125℃,使用4位LED模块显示,能通过键盘设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路,介绍了集成温度传感器DS18B20的原理,AT89C2051单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。 关键词:温度测量,DS18B20
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1
基于单片机的数字温度计
摘要:本文介绍一种基于 AT89C2051 单片机的一种温度测量及报警电路,该电路
采用 DS18B20 作为温度监测元件,测量范围-55℃-~+125℃,使用 4 位 LED 模块
显示,能通过键盘设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电
路,介绍了集成温度传感器 DS18B20 的原理,AT89C2051 单片机功能和应用。该
电路设计新颖、功能强大、结构简单。
关键词:温度测量,DS18B20
Abstract : The introduction of a cost-based AT89C2051 MCU a temperatur
measurement circuits, the circuits used DS18B20 high-precision
temperatur sensor , measuring scope -55℃-~+125℃,can use the keybord
set the warning limitation, the use of four bits seven segments LED that
can be display the current temperature. The paper focuses on providing
a software and hardware system components circuit, introduced the theory
of DS18B20, the founctions and applications of AT89C2051 .This circuit
design innovative, powerful, can be expansionary strong.
Key Words : Temperatur measurement, DS18B20
1 前言
数字温度计(Digital Thermometer)简称DTM,它是采用数字化测量技术,把连
续的温度值转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的温度计功
能单一、精度低,不能满足数字化时代的需求,采用单片机的数字温度计,由于
精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便得到了广泛的应用。温度是许多
监控系统中的一个重要参数。DS18B20直接把温度信息转换成相应的数字信号。
数据采集、处理模块主要由AT89C2051单片机构成,完成温度数据的读取和显示。
本章重点介绍 DS18B20 的工作原理,尤其是其编程原理,以及由它们构成的
基于单片机的数字温度计的工作原理。
2 系统功能描述
3 系统原理及基本框图
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2
传感器部分
AT89C2051 单片
机
LED 显示
设置报警键
盘
报警扬声器
如图 3.1 所示,模拟温度值经过 DS18B20 处理后转换为数字值,然后送到单
片机中进行数据处理,并与设置的温度报警限比较,超过限度后通过扬声器报警。
同时处理后的数据送到 LED 中显示。
图 3.1 系统基本方框图
3 硬件设计
3.1 输入电路
图 3.1.1 量程切换开关 图 3.1.2 衰减输入电路
输入电路的作用是把不同量程的被测的电压规范到 A/D 转换器所要求的电
压值。智能化数字温度计所采用的单片双积分型 ADC 芯片 ICL7135,它要求输入
电压 0-±2V。本仪表设计是 0-1000V 电压,灵敏度高所以可以不加前置放大器,
只需衰减器,如图 3.1.2 所示 9M、900K、90K、和 10K 电阻构成 1/10、1/100、1/1000
的衰减器。衰减输入电路可由开关来选择不同的衰减率,从而切换档位。为了能
让 CPU 自动识别档位,还要有图 3.1.1 的硬件连接。
3.2 A/D 转换电路
A/D 转换器的转换精度对测量电路极其重要,它的参数关系到测量电路性能。
本设计采用双积 A/D 转换器,它的性能比较稳定,转换精度高,具有很高的抗干
扰能力,电路结构简单,其缺点是工作速度较低。在对转换精度要求较高,而对
转换速度要求不高的场合如电压测量有广泛的应用。
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3
3.2.1 双积 A/D 转换器的工作原理
图 3.2.1.1 双积 A/D 转换器
如图所示:对输入模拟电压和基
准电压进行两次积分,先对输入模拟
电压进行积分,将其变换成与输入模
拟电压成正比的时间间隔 T1,再利用
计数器测出此时间间隔,则计数器所计
的数字量就正比于输入的模拟电压;接着
对基准电压进行同样的处理。在常用的
A/D 转换芯片(如 ADC -0809、
ICL7135、ICL7109 等)中,ICL7135 与
其余几种有所不同,它是一种四位半
的双积分
A/D 转换器,具有精度高(精度相当
于 14 位二进制数)、价格低廉、抗干扰
能力强等优点。本文介绍用单片机并行
方式采集 ICL7135 的数据以实现单片机
温度计和小型智能仪表的设计方案。
3.2.1 7135 的应用
图 3.2.1.2 双积 A/D 转换器的波形图
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