基于单片机温度计
单片机基于stm32的数字温度计设计

单片机基于stm32的数字温度计设计
数字温度计是一种用于测量环境温度的设备。
在这个问题中,我们将使用基于STM32的单片机来设计一个数字温度计。
为了设计这个温度计,我们需要以下组件和步骤:
1. STM32单片机:STM32是一种基于ARM架构的单片机,它具有强大的计算能力和丰富的外设接口,适用于各种应用。
2. 温度传感器:我们需要选择一种适合的温度传感器,常用的有数字式温度传感器,如DS18B20。
3. 连接电路:将温度传感器连接到STM32单片机。
这通常需要使用一些电子元件,如电阻、电容和连接线等来建立电路连接。
4. 编程:使用适合STM32单片机的编程语言,如C语言,来编写程序。
程序将读取温度传感器的数据,并将其转换为数字值。
5. 温度显示:将温度数据显示在合适的显示设备上,如LCD显示屏或七段数码管。
可以使用STM32单片机的GPIO口控制这些显示设备。
6. 数据处理:可以对温度数据进行进一步处理,如计算平均温度、设定警报阈值等。
以上是一个基本的数字温度计设计的流程。
具体的实现细节和代码编写可能需要根据具体的硬件和软件平台进行调整。
基于单片机的数字温度计的课程设计

基于单片机的数字温度计的课程设计随着科技发展,单片机技术受到了广泛的应用,并得到了广泛的重视。
本设计以现有单片机ADUC7024系统为基础,设计和实现了一款基于单片机的数字温度计,旨在解决过热或者过冷的问题,通过温度检测器在给定的温度范围内确定温度,并控制过热和过冷的情况。
(一)设计的概述本设计的主要内容是分析ADUC7024硬件,对硬件进行器件选型,完成系统模块的设计,以及ADUC7024以现有程序设计语言完成控制程序设计,最后采用ADUC7024作为控制器,与温度检测器、LED等模块进行硬件联通,完成一个简单的温度检测控制系统。
1、器件选型:本设计采用ADUC7024作为系统的控制器,采取温度传感器采用的是DS18B20温度芯片芯片,显示采用的是LED系列的指示灯,系统开关采用的是两个按键作为上升按钮和下降按钮。
2、硬件模块:本次设计以ADUC7024硬件为主框架,以温度检测器连接ADUC7024控制器,可以实现温度范围内数字检测,LED显示屏以温度为参数,可根据设定的温度范围指示异常温度;系统开关采用按键开关来控制,多出的端口可实现报警功能。
本设计采用ADUC7024系统控制器,设计一款基于单片机的温度检测控制系统的电路,主要包括:外部中断、输入输出口、充电输出和按键检测电路,电路图如下图1所示:1、主程序:本次设计采用C语言编写,主程序负责实现温度检测、控制操作功能。
主程序中采用外部中断和充电输出实现数据的获取和操作的控制,采用按键输入调节温度,并且可以把某一温度范围内的上下限定值写入EEPROM,控制系统会及时获取当前温度,比较当前温度与上下限值,如果出现过热或者过冷,则会发出警报。
2、子程序:本次设计还编写了多个子程序,用于实现数据处理、按键检测等功能,并在主程序中进行调用,使程序更加规范。
基于单片机下的数字温度计(DS18B20)

基于单片机的数字温度计设计1、概论:温度是一种最基本的环境参数,人民的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法和装置具有重要意义。
在单片机的应用中,一个很重要的应用就是对温度进行检测。
测量温度的关键是温度传感器,采用智能温度传感器以实现温度数字化,既能以数字形式直接输出被测温度值,具有测量误差小,分辨力高,抗干扰能力强,能够远程传输数据,带串行总线接口等优点。
温度的数字输出显示在LCD1602上。
单片机、温度传感器与LCD1602等电子元器件的互联,可以研制和开发出具有高性价比的新一代测温系统——基于单片机的数字温度计。
基于单片机的数字温度计设计,即对温度进行实时测量,使用单线数字温度传感器DS18B20把温度信号直接转换成数字信号输入单片机。
经单片机处理后,将实时温度显示在LCD1602上。
完成本设计需要软件编程和硬件电路设计,需要用到两种软件。
2、温度传感器:2.1 DS18B20 简单介绍美国Dallas公司生产的单线数字温度传感器DS18B20,可以把温度模拟信号直接转换成串行数字信号供微机处理,是模/数转换器件,而且读DS18B20信息或写信息仅需单线接口,使用非常方便,新型的单线数字温度传感器体积小,精度高,使用更灵活。
DS18B20有三个引脚,GND接地;DQ为数字信号输入输出端;Udd为外接电源输入端。
DS18B20的部结构如图-2所示:DS18B20结构主要由4部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH、TL和配置寄存器。
64位光刻ROM:光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码,即ID。
它的作用是使每一个DS18B20的地址都各不相,可以实现在相同的总线上挂接多个DS18B20的目的。
64位光刻ROM的排列是开始8位(28H)是产品类型标号,接着的48位是该DS18B20自身序列号,最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。
简易设计基于单片机的语音温度计

简易设计基于单片机的语音温度计全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:在日常生活中,温度计是一种常用的测量温度的工具。
而随着科技的发展,基于单片机的温度计设计也成为了一种新的趋势。
今天,我们就来介绍一种简易设计基于单片机的语音温度计。
一、设计思路我们的语音温度计设计思路是利用单片机来读取温度传感器所采集到的温度值,并通过语音模块来将温度值转换成语音输出。
用户可以直接通过语音来获取当前温度,从而实现便捷的测温功能。
二、硬件设计在硬件设计方面,我们使用温度传感器来采集环境温度,并将采集到的数据传输给单片机进行处理。
我们还需要加入语音模块,将处理后的温度数据转换成语音输出。
整个设计中,单片机起着核心的作用,负责数据的处理和控制。
三、软件设计在软件设计方面,我们需要编写单片机的程序来实现温度数据的读取和处理,以及语音输出的控制。
具体来说,我们需要编写温度传感器的驱动程序和数据处理程序,以及语音模块的控制程序。
还需要考虑用户的交互设计,使得用户可以通过简单的语音指令来获取所需的温度信息。
四、功能实现通过以上的硬件和软件设计,我们实现了一款简易的基于单片机的语音温度计。
用户只需要触发语音模块,就可以通过语音输出得知当前的温度。
这种设计不仅减轻了用户的操作负担,还提升了测温的便捷性。
五、应用价值这种基于单片机的语音温度计具有广泛的应用价值。
在家庭生活中,用户可以轻松地获取室内外的温度信息,为生活提供便利。
在工业领域,可以用于监控生产环境的温度变化,保障生产的质量和安全。
这种设计还可以用于医疗领域,帮助医生和护士及时监测病人的体温。
基于单片机的语音温度计在实现简单的功能的也带来了便捷和实用的用户体验。
未来,随着科技的不断发展,更多基于单片机的智能温度计设计将不断涌现,为人们的生活和工作带来更多的便利和安全。
第二篇示例:简易设计基于单片机的语音温度计随着科技的不断发展,智能设备在人们生活中扮演着越来越重要的角色。
智能家居设备、智能手机等产品在人们的日常生活中起到了极大的便利作用。
基于单片机数字温度计课程设计

基于单片机数字温度计课程设计
基于单片机的数字温度计课程设计是一个非常有趣和实用的项目。
首先,我们需要选择合适的单片机,比如常用的Arduino或者STM32等。
然后,我们需要选择合适的温度传感器,比如LM35或者DS18B20等。
接下来,我们可以按照以下步骤进行课程设计:
1. 硬件设计,首先,我们需要将单片机和温度传感器连接起来,这涉及到电路设计和焊接。
我们需要确保电路连接正确,传感器能
够准确地读取温度,并且单片机能够正确地接收并处理传感器的数据。
2. 软件设计,接下来,我们需要编写单片机的程序,以便能够
读取传感器的数据,并将其转换为数字温度值。
我们可以使用C语
言或者Arduino的编程语言来实现这一步骤。
在程序设计中,需要
考虑到温度的单位转换、数据的精度等问题。
3. 显示设计,我们可以选择合适的显示设备来展示温度数值,
比如数码管、液晶显示屏或者OLED屏幕等。
在设计中,我们需要考
虑到显示的清晰度、易读性以及节能等因素。
4. 功能扩展,除了基本的温度显示功能,我们还可以考虑对数
字温度计进行功能扩展,比如添加报警功能、数据存储功能或者远
程监控功能等,这些功能的添加可以提升数字温度计的实用性和趣
味性。
5. 测试与优化,最后,我们需要对设计的数字温度计进行测试,并不断优化,确保其稳定可靠、准确无误地显示温度。
总的来说,基于单片机的数字温度计课程设计涉及到硬件设计、软件设计、显示设计、功能扩展、测试与优化等多个方面,学生可
以通过这样的课程设计项目,全面提升自己的电子设计和编程能力,同时也能够实现一个实用的数字温度计产品。
基于单片机的数字温度计设计(含程序、仿真图)

基于单片机的数字温度计设计1引言随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现.能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。
传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。
热敏电阻的成本低,但需后续信号处理电路,而且可靠性相对较差,测温准确度低,检测系统也有一定的误差。
与传统的温度计相比,这里设计的数字温度计具有读数方便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。
选用AT89C51型单片机作为主控制器件,DSl8B20作为测温传感器通过4位共阳极LED数码管串口传送数据,实现温度显示。
通过DSl8B20直接读取被测温度值,进行数据转换,该器件的物理化学性能稳定,线性度较好,在0℃~100℃最大线性偏差小于0.1℃。
该器件可直接向单片机传输数字信号,便于单片机处理及控制。
另外,该温度计还能直接采用测温器件测量温度,从而简化数据传输与处理过程。
2 系统硬件设计方案根据系统功能要求,构造图1所示的系统原理结构框图。
图1 系统原理结构框图2.1单片机的选择AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。
该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品,采用了可靠的CMOS工艺制造技术,具有高性能的8位单片机,属于标准的MCS—51的CMOS产品。
不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS 的低功耗特征,而且继承和扩展了MCS —48单片机的体系结构和指令系统。
单片机小系统的电路图如图2所示。
图2 单片机小系统电路AT89C51单片机的主要特性:(1)与MCS-51 兼容,4K 字节可编程闪烁存储器;(2)灵活的在线系统编程,掉电标识和快速编程特性;(3)寿命为1000次写/擦周期,数据保留时间可10年以上;(4)全静态工作模式:0Hz-33Hz ;(5)三级程序存储器锁定;(6)128*8位内部RAM ,32可编程I/O 线;(7)两个16位定时器/计数器,6个中断源;(8)全双工串行UART 通道,低功耗的闲置和掉电模式;(9)看门狗(WDT )及双数据指针;(9)片内振荡器和时钟电路;2.2 温度传感器介绍DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±0.5°C 。
基于单片机的热敏电阻温度计的设计
基于单片机的热敏电阻温度计的设计引言:热敏电阻是一种根据温度变化而产生变阻的元件,其电阻值与温度成反比变化。
热敏电阻广泛应用于温度测量领域,其中基于单片机的热敏电阻温度计具有精度高、控制方便等特点,因此被广泛应用于各个领域。
本文将介绍基于单片机的热敏电阻温度计的设计,并通过实验验证其测量精度和稳定性。
一、系统设计本系统设计使用STC89C52单片机作为控制核心,热敏电阻作为测量元件,LCD1602液晶显示屏作为温度显示设备。
1.系统原理图2.功能模块设计(1)温度采集模块:温度采集模块主要由热敏电阻和AD转换模块组成。
热敏电阻是根据温度变化而改变阻值的元件,它与AD转换模块相连,将电阻变化转换为与温度成正比的电压信号。
(2)AD转换模块:AD转换模块将热敏电阻的电压信号转换为数字信号,并通过串口将转换结果传输给单片机。
在该设计中,使用了MCP3204型号的AD转换芯片。
(3)驱动显示模块:驱动显示模块使用单片机的IO口来操作LCD1602液晶显示屏,将温度数值显示在屏幕上。
(4)温度计算模块:温度计算模块是通过单片机的计算功能将AD转换模块传输过来的数字信号转换为对应的温度值。
根据热敏电阻的特性曲线,可以通过查表或采用数学公式计算获得温度值。
二、系统实现1.硬件设计(1)单片机电路设计单片机电路包括单片机STC89C52、晶振、电源电路等。
根据需要,选用合适的外部晶振进行时钟信号的驱动。
(2)AD转换电路设计AD转换电路采用了MCP3204芯片进行温度信号的转换。
根据芯片的datasheet,进行正确的连接和电路设计。
(3)LCD显示电路设计LCD显示电路主要由单片机的IO口控制,根据液晶显示模块的引脚定义,进行正确的连接和电路设计。
(4)温度采集电路设计温度采集电路由热敏电阻和合适的电阻组成,根据不同的热敏电阻特性曲线,选择合适的电阻和连接方式。
2.软件设计(1)初始化设置:单片机开机之后,需要进行一系列的初始化设置,包括对IO口、串口和LCD液晶显示屏的初始化设置。
基于51单片机的数字温度计
引言:数字温度计是一种基于51单片机的温度测量装置,它通过传感器感知环境的温度,并使用单片机将温度值转换为数字形式,并显示在液晶屏上。
本文将详细介绍数字温度计的设计原理、硬件连接、软件编程以及应用领域。
概述:数字温度计基于51单片机的设计理念,其基本原理是通过传感器将温度转换为电信号,然后通过ADC(模数转换器)将电信号转换为数字信号,最后使用单片机将数字信号转换为温度值。
同时,数字温度计还将温度值显示在液晶屏上,方便用户直观地了解环境温度。
正文内容:1. 硬件连接:1.1 使用温度传感器感知环境温度:常用的温度传感器有NTC热敏电阻和DS18B20数字温度传感器。
通过将传感器连接到51单片机的引脚上,可以实现对环境温度的感知。
1.2 连接ADC进行模数转换:ADC是将模拟信号转换为数字信号的关键部件。
通过将51单片机的引脚连接到ADC芯片的输入端,可以将模拟的温度信号转换为数字信号。
1.3 连接液晶屏显示温度值:通过将51单片机的引脚连接到液晶屏的控制引脚和数据引脚,可以将温度值以数字形式显示在液晶屏上。
2. 软件编程:2.1 初始化引脚和ADC:在软件编程中,需要初始化51单片机的引脚设置和ADC的工作模式。
通过设置引脚为输入或输出,以及设置ADC的参考电压和工作模式,可以确保硬件正常工作。
2.2 温度测量算法:根据传感器的工作原理和电压-温度特性曲线,可以编写相应的算法将ADC测得的电压值转换为温度值。
例如,对于NTC热敏电阻,可以使用Steinhart-Hart公式进行温度计算。
2.3 温度值显示:将温度值以数字形式显示在液晶屏上。
通过设置液晶屏的控制引脚和数据引脚,可以控制液晶屏的显示内容,并将温度值以数字形式显示在屏幕上。
3. 基于51单片机的数字温度计应用:3.1 家庭温度监测:数字温度计可以安装在家庭中的不同区域,实时监测室内温度,并通过数字显示提供直观的温度信息。
这对于家庭的舒适性和节能都有重要意义。
基于单片机的数字温度计
数字温度计设计一、设计任务与要求1.1 设计容:数字温度计的设计要能实现温度的实时采集与显示,以AT89S51单片机为核心芯片,使用DS18B20数字温度传感器或使用热敏电阻之类的器件,利用其感温效应采集环境温度,并通过一组4位共阴极数码管将温度显示出来,也可用LM1602液晶显示屏。
1.2 设计基本要求:(1)温度设定围:温度为00℃—99℃(2)温度精度为0.1℃;(3)可以设置报警温度,发出报警信息,可以用声或光表示。
二、方案设计与论证本设计以检测温度并显示温度,以及提供上下限报警和设定某一个报警温度为目的。
按照系统设计功能的要求,对于温度的采集可以使用温度传感器、热敏电阻或热电偶等等;将采集到的温度传到单片机,利用软件编程对温度进行处理;温度围和精度由软硬件决定;报警采用声音和灯光相结合,由蜂鸣器和LED 灯组成;报警温度的设置由键盘的up和down来设定。
方案一由于本设计实现的是测温电路,首先我们可以使用热敏电阻之类的器件,利用其感温效应,将其随被测温度变化的电压或电流值采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,通过显示电路就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。
因此,我们引出第二种方案。
方案二我们可以采用技术成熟、操作简单、精确度高的温度传感器,在此,可以选用数字温度传感器DS18B20,根据它的特点和测温原理,很容易就能直接读取被测温度值并进行转换,这样就可以满足设计要求。
从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故在本设计中采用了方案二。
以下为利用DS18B20温度传感器的硬件构成图:图2.1 数字温度计设计总体硬件构成图 三、硬件电路设计3. 1、硬件设计总图见图3.1图3.1 硬件设计仿真总图DS18B20温度采集 复位电路 按键输入外部晶振电路单片机 AT89C52RC主控部分四位数码管显示温度声光报警电路3.2最小系统的电路设计单片机晶振电路、外部按键电路和复位电路的设计如图3.2所示。
基于AT89C51单片机的温度计设计
引言概述:AT89C51单片机是一种常用的单片机型号,广泛应用于各种数字电子设备中。
本文将基于AT89C51单片机,设计一款温度计,用于测量环境温度。
通过该设计,可以实时监测环境温度,并将温度值以数字形式显示在屏幕上,提供给用户参考。
正文内容:1. 硬件设计1.1 传感器选择首先,需要选择适合的传感器来测量环境温度。
常见的温度传感器有热敏电阻、温度传感器模块等。
在本设计中,选择了DS18B20温度传感器模块,该传感器具有精度高、体积小等特点,适合本温度计的设计需求。
1.2 电路连接在硬件设计中,需要将DS18B20温度传感器模块与AT89C51单片机相连。
具体步骤如下:1) 将DS18B20传感器的VCC引脚连接至单片机的VCC引脚,将GND引脚连接至单片机的GND引脚,将DQ引脚连接至单片机的P1口,通过电阻和电容设置硬件复位电路。
2) 设置单片机的相应引脚为输入或输出引脚,使其与传感器的引脚相对应,并根据需要设置引脚的电平状态。
3) 根据DS18B20传感器的通信协议,使用单片机的串口通信功能与传感器进行通信,获取温度值。
2. 软件设计2.1 程序框架在软件设计中,需要设计相应的程序框架,以实现温度的测量与显示。
整体的程序框架如下:1) 初始化单片机的串口通信功能,设置波特率等参数。
2) 初始化DS18B20传感器,包括设定分辨率、温度精度等参数。
3) 循环读取传感器的温度数值,并进行必要的温度转换处理。
4) 将处理好的温度数值通过单片机的数码管显示出来。
2.2 温度转换在软件设计中,需要对从传感器获取的温度数值进行转换处理,以得到真实的温度值。
具体的转换公式如下:1) 首先,读取传感器内部存储器中的原始温度数据。
2) 根据DS18B20传感器的配置,进行温度计算。
3) 最后,将计算得到的温度值转换为摄氏度或华氏度,并存储到相应的变量中,以便后续显示。
3. 测试与调试在进行实际应用之前,需要对设计的温度计进行测试与调试,确保其功能正常。
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单片机温度计学院机械学院班级 11机自创新1班姓名安祥乐学号 1110100221摘要 (3)1、引言 (3)2 设计内容及性能指标 (4)3 系统方案比较、设计与论证 (4)3.1 主控制器模块 (4)3.2 温度测量 (4)3.3 设置温度 (5)3.3 显示模块 (5)3.4 电源选取 (6)4 系统器件选择 (6)5 硬件实现及单元电路设计 (7)5.1 主控制模块 (7)5.2 显示模块电路 (7)5.3 数码管显示驱动电路 (8)图6 驱动电路 (8)5.4 温度传感器(DS18B20)电路 (8)5.4.1 DS18B20基本介绍 (8)5.4.2 DS18B20控制方法 (9)5.4.3 DS18B20供电方式 (9)6 系统软件设计 (10)6.1 程序结构分析 (10)6.2 系统程序流图 (10)6.2.1 DS18B20初始化程序流程图 (11)6.2.2 读温度子程序流程图 (12)7 系统的安装与调试 (12)7.1 安装步骤 (12)7.2 电路的调试 (12)结论 (13)参考文献 (13)附录1 整体电路原理图 (13)附录2 部分源程序 (14)单片机温度计摘要:随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域,已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于STC89C52单片机的温度检测系统,详细描述了利用温度传感器DS18B20开发测温系统的过程,重点对传感器在单片机下的硬件连接,软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析,对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度采集和显示,它使用起来相当方便,具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点,适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度控制,也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中,作为其他主系统的辅助扩展。
DS18B20与STC89C52结合实现最简温度控制系统,该系统结构简单,抗干扰能力强,适合于恶劣环境下进行现场温度的控制,有广泛的应用前景。
关键词:单片机;温度显示;STC89C52;DS18B20;1、引言随着科技的不断发展,现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长,而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。
在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中,传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器技术,在我国各领域已经引用的非常广泛,可以说是渗透到社会的每一个领域,人民的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法具有重要的意义。
测量温度的关键是温度传感器,温度传感器的发展经历了三个发展阶段:①传统的分立式温度传感器②模拟集成温度传感器③智能集成温度传感器。
目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的,它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶,特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU)。
社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高,现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式,从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展,并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展,本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法,并对以此传感器,STC89C52单片机为控制器构成的数字温度控制装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。
其具有读数方便,方便控制,输出温度采用数字显示,主要用于对温度控制要求比较准确的场所,或科研实验室使用。
该设计控制器使用STC89C52单片机,测温传感器使用DALLAS公司DS18B20,用数码管来实现温度显示。
2 设计内容及性能指标本设计主要是介绍了单片机控制下的温度系统,详细介绍了其硬件和软件设计,并对其各功能模块做了详细介绍,其主要功能和指标如下:单片机实时检测温度传感器DS18B20的状态,并将DS18820得到的数据进行处理。
上电后数码管显示当前的环境温度。
3 系统方案比较、设计与论证该系统主要由温度测量和温度设置及系统状态显示三部分电路组成,下面介绍实现此系统功能的方案。
3.1 主控制器模块方案1:采用可编程逻辑器件CPLD 作为控制器。
CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。
采用并行的输入输出方式,提高了系统的处理速度,适合作为大规模控制系统的控制核心。
但本系统不需要复杂的逻辑功能,对数据的处理速度的要求也不是非常高。
且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。
方案2:采用STC89C52单片机作为整个系统的核心,用其控制行进中的小车,以实现其既定的性能指标。
充分分析我们的系统,其关键在于实现小车的自动控制,而在这一点上,单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。
这样一来,单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。
STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令,I/O口均可按位寻址,程序空间多达8K,对于本设计也绰绰有余,更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉。
3.2 温度测量方案1:采用数字温度芯片DS18B20 测量实际温度,输出信号全数字化。
便于单片机处理及控制,省去传统的测温方法的很多外围电路。
且该芯片的物理化学性很稳定,它能用做工业测温元件,此元件线形较好。
在-55—125摄氏度时,最大线形偏差小于 1 摄氏度。
DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输,由数字温度计DS18B20和微控制器STC89C52构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。
这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。
采用51 单片机控制,软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制,而且体积小,硬件实现简单,安装方便。
既可以单独对多DS18B20控制工作,还可以与PC 机通信上传数据,另外STC89C52在工业控制上也有着广泛的应用,编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。
方案2:采用热电偶温差电路测温,温度检测部分可以使用低温热偶,热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成(如下图),热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。
通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压,便可推断出检测结点的温度。
数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D 转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来。
热电偶的优点是工作温度范围非常宽,且体积小,但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺点,并且这种设计需要用到A/D 转换电路,感温电路比较麻烦。
图1 热电偶电路图从以上两种方案,容易看出方案二的测温装置可测温度范围宽、体积小,但是线性误差较大。
方案一的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单,故本次设计采用了方案一。
3.3 设置温度方案1:采用键盘输入设置温度,键盘则可以用4个按键,一个复位键,一个功能设定键,一个加减一个减键。
四个键比较常用,而且用到的接口得到了极好的利用,仅需要4个接口。
方案2:可采用4*4矩阵键盘,该键盘需要8个接口,而我们不需这么多键。
综上所述,我们选择第一种方案。
3.3 显示模块方案1:用数码管进行显示。
数码管由于显示速度快,使用简单,显示效果简洁明了而得到了广泛应用。
方案 2:用LCD液晶进行显示。
LCD由于其显示清晰,显示内容丰富、清晰,显示信息量大,使用方便,显示快速而得到了广泛的应用。
单对于此系统我们不需要显示丰富的内容,而且LCD液晶价格贵,因此我们选择了此方案。
综上所述我们选择方案13.4 电源选取由于本系统采用电池供电,我们考虑了如下几种方案为系统供电。
方案1:采用5V蓄电池为系统供电。
蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。
但是蓄电池的体积过于庞大,在小型电动车上使用极为不方便。
因此我们放弃了此方案。
方案2:采用USB电源5V做电源供电,经过实验验证系统工作时,单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求,而且电池更换方便。
综上所述采用方案24 系统器件选择1.温度传感器的选择由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,需要比较多的外部元件支持,且硬件电路复杂,制作成本相对较高。
这里采用DALLAS公司的数字温度传感器DS18B20作为测温元件。
图2 外部封装形式图3 传感器电路图5 硬件实现及单元电路设计5.1 主控制模块主控制最系统电路如图4所示。
图4 单片主控电路5.2 显示模块电路显示采用四位数码管显示,当位选打开时,送入相应的段码,则相应的数码管打开,关掉位选,打开另一个位选,送入相应的段码,则数码管打开,而每次打开关掉相应的位选时,时间间隔低于20ms,从人类视觉的角度上看,就仿佛是全部数码管同时显示的一样。
显示电路如图5图5 数码管显示5.3 数码管显示驱动电路三极管9012来驱动4位数码管,不仅简单,而且价格便宜。
图6 驱动电路5.4 温度传感器(DS18B20)电路5.4.1 DS18B20基本介绍DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器,它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点,可直接将温度转化成串行数字信号处理器处理。
DS18B20进行精确的温度转换,I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量,由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA,当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时,只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的能量,会造成无法转换温度或温度误差极大。
因此,下图电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用,不适宜采用电池供电系统中。
并且工作电源VCC必须保证在5V,当电源电压下降时,寄生电源能够汲取的能量也降低,会使温度误差变大。
图7 温度传感器电路引脚图5.4.2 DS18B20控制方法DS18B20有六条控制命令:温度转换 44H 启动DS18B20进行温度转换读暂存器 BEH 读暂存器9个字节内容写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器 48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中重新调E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节读电源供电方式 B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU5.4.3 DS18B20供电方式DS18B20可以采用两种方式供电,一种是采用电源供电方式,此时DS18B20的1脚接地,2脚作为信号线,3脚接电源。