基于51單片機(jī)對兩路DS18B20溫度傳感器的設(shè)計(jì)

本文提出了基于51單片機(jī)兩路溫度控制器的設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)方案采用兩個(gè)DS18B20溫度傳感器，采集兩個(gè)不同地方的溫度，通過AT89C51處理進(jìn)行，由四位LED數(shù)碼管顯示所測量溫度，前兩位為第一個(gè)溫度傳感器的溫度，后兩位為第二個(gè)溫度傳感器的溫度。采用3個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)溫度最高和最低的設(shè)定，采用蜂鳴器和電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度過高或過低報(bào)警。

1.引言

目前，溫度控制器存在的問題是如何縮減成本，減少功耗，溫度測量的準(zhǔn)確性和多路溫度的同時(shí)顯示。本方案設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)基于C51單片機(jī)的兩路溫度控制器，做到成本最低化，精確度高，兩路溫度的顯示和控制，能在溫度超出設(shè)定的最高溫度時(shí)啟動(dòng)電風(fēng)扇進(jìn)行降溫，在溫度低于設(shè)定的最低溫度時(shí)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，能夠用戶設(shè)定最高最低溫。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度控制器系統(tǒng)包括以下幾個(gè)主要部分：溫度傳感器，報(bào)警電路，LED顯示電路，鍵盤控制，89C51控制部分。如圖所示：

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)：啟動(dòng)溫度控制器后，綠燈亮起，四位LED數(shù)碼顯示器上前兩位為溫度傳感器1所測的環(huán)境溫度，后兩位為溫度傳感器2所測的環(huán)境溫度。

3.硬件結(jié)構(gòu)

3.1 溫度傳感器

本設(shè)計(jì)采用的是DS18B20作為溫度傳感器，DS18B20與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比具有精確度高，測量誤差小，方便實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫等優(yōu)點(diǎn)，因此用DS18B20作溫度傳感器。

3.2 報(bào)警電路

本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器和電風(fēng)扇報(bào)警電路。蜂鳴器報(bào)警電路由三極管和蜂鳴器組成。當(dāng)溫度低于設(shè)定的最低溫度時(shí)，則蜂鳴器報(bào)警。電風(fēng)扇報(bào)警電路由三極管和電風(fēng)扇組成。當(dāng)溫度高于設(shè)定的最高溫度時(shí)，則電風(fēng)扇報(bào)警。

3.3 顯示電路

本系統(tǒng)采用L E D數(shù)碼顯示管顯示，LED亮度高，可視角度高。LCD的可視角度低，亮度較低，價(jià)格高?？紤]到此溫度傳感器主要用于溫室大棚等亮度不太高的環(huán)境，從經(jīng)濟(jì)與實(shí)用的角度來看選LED作為顯示器。

3.4 鍵盤控制

本系統(tǒng)采用3個(gè)獨(dú)立的按鍵作為鍵盤控制電路。鍵盤一般分為獨(dú)立式和矩陣鍵盤兩種。獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，但占用的資源較多；矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但占用的口線少?？紤]到本設(shè)計(jì)所需按鍵數(shù)不多，采用三個(gè)獨(dú)立鍵盤完成兩個(gè)溫度傳感器溫度的設(shè)定。

3.5 89C51控制部分

本系統(tǒng)采用的是AT89C51，小電子產(chǎn)品用51，硬件設(shè)計(jì)電路如圖1所示。

4.軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用匯編語言編碼實(shí)現(xiàn)的，比C語言編碼的程序處理時(shí)間更快。

主程序中包含系統(tǒng)初始化，鍵盤掃描選擇子程序，溫度比較子程序，溫度測量子程序，溫度計(jì)算子程序，顯示子程序。

4.1 主程序模塊

主程序中先對數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，然后調(diào)用鍵盤掃描子程序KEY_TEST，溫度比較子程序C O M P A R E，溫度采集子程序G E T _ T E M P，溫度顯示子程序D I S _ S E T和DISPLAY，再判斷采集，顯示第二個(gè)溫度傳感器的溫度值。編寫程序如下：

4.2 LED顯示模塊

LED顯示可以分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種，靜態(tài)顯示占用更多口線，為了減少硬件成本，本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示的方法顯示兩個(gè)溫度傳感器的溫度值。

DISPLAY和DISPLAY1函數(shù)分別讀取第一個(gè)和第二個(gè)溫度傳感器的溫度并根據(jù)暫存單元的數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)溫度傳感器的溫度。編程思路：根據(jù)SIGN標(biāo)志來判斷轉(zhuǎn)入不同的顯示，將查表所得的數(shù)據(jù)存入不同的單元并顯示在LED上。

4.3 鍵盤控制模塊

鍵盤通過設(shè)定SIGN標(biāo)志來判斷設(shè)定第一個(gè)或者第二個(gè)溫度傳感器的最高溫或者最低溫，編程思路為：將SIGN初始設(shè)定為0，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)按鍵按下時(shí)將其賦為1，再次按下時(shí)加一，直到按到第5次重新賦值為0，根據(jù)SIGN的值確定進(jìn)行不同的設(shè)置。

4.4 溫度傳感器模塊

根據(jù)溫度傳感器DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換所必須經(jīng)過的3個(gè)步驟，程序：MOV A，#0CCH//跳過ROM MOV A，#44H / / 進(jìn)行溫度變換 MOV A，#0BEH//讀暫存存儲(chǔ)器內(nèi)容。

4.5 報(bào)警模塊

當(dāng)實(shí)時(shí)溫度高于設(shè)定的最高溫度時(shí)或者實(shí)時(shí)溫度低于設(shè)定的最低溫度時(shí)，單片機(jī)會(huì)控制蜂鳴器或者電風(fēng)扇工作，判斷當(dāng)前溫度是否在正常范圍的函數(shù)為COMPARE，高溫部分程序如下：

5.仿真測試

我們對DS18B20寫入程序之前，必須調(diào)試自己的程序。但我們不能看到程序是怎樣運(yùn)行的。因此我們可以用仿真機(jī)來仿真，通過仿真機(jī)我們可以看到DS18B20發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，讀出來的溫度值，所利用寄存的值的變化。系統(tǒng)連接示意圖如下圖所示：

我們現(xiàn)在能把DS18B20所采集到的溫度在PC機(jī)上顯示出來并且每一個(gè)溫度值顯示后換一行。試驗(yàn)證明了系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，達(dá)到了預(yù)定的功能。

6.總結(jié)

本方案中所設(shè)計(jì)的溫度控制器，采用AT89C51單片機(jī)作為內(nèi)核，采用DS18B20作為溫度傳感器，通過四位LED顯示，通過循環(huán)掃描實(shí)現(xiàn)了兩路溫度的采集與顯示。然后又經(jīng)過過仿真測試證實(shí)了改設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)適用，實(shí)用性強(qiáng)，能夠測量兩個(gè)地方的溫度，滿足溫室大棚，室內(nèi)家居，工業(yè)控制等不同環(huán)境下的使用。