范例二 环境温度监测系统
一,设计要求
环境温度监测系统广泛地用于住宅小区,楼宇建筑和设备内部等.其主要功能和指标如下:
1,可以监测8点环境温度信号,可以扩充;
2,测量范围为0.00℃～99.9℃,可以扩充到-55℃～+125℃,精度为±0.5℃;
3,用4位数码管进行循环显示,其中最高位显示通道提示符A～H,低3位显示实际温度值,每秒切换一个通道进行轮流显示;
4, 可以随时查看指定通道的温度值(扩充功能).
二,设计指导
1,方案选择
该系统主要由温度检测和数据采集两部分组成.下面列举两种实现方案:
方案一:温度检测可以使用低温热偶或铂电阻,数据采集部分则使用带有A/D通道的单片机.考虑到一般的A/D输入通道都只能接收大信号,所以还应设计相应的放大电路.此方案的软件简单,但硬件复杂,且检测点数追加时,成本会有较大增长幅度.
方案二:使用单片机和单总线温度传感器构成.单总线温度传感器可以采用DALLAS公司生产的DS18B20系列,这类温度传感器直接输出数字信号,且多路温度传感器可以挂在1条总线上,共同占用单片机的1条I/O线即可实现接口.在提升单片机I/O线驱动能力的前提下,理论上可以任意扩充检测的温度点数.
比较两个方案后可以发现,方案二更适合于用作本系统的实施方案.尽管方案二不需要A/D,但考虑到系统扩充等因素,单片机可以选用ADuc812,以便于在需要的时候扩充参数存储, D/A输出,温度控制等功能.
2, 硬件设计
采用方案二的硬件设计比较简单,系统构成如图1所示,原理图如图5所示.单片机的P0口用作4位数码管的段码线,P3.4～P3.7用作4位数码管的位选线(ADuc812的P3有允许8mA的灌电流,可以不加驱动).P2.4用作DS18B20的数据输入/输出线.
DS18B20的引脚定义和封装形式之一如图2所示.DQ为数字信号输入/输出端;GND为电源地;VDD为外接电源

.
DS18B20的光刻ROM中存有64位序列号,它可以看作是该DS18B20的地址序列码.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自身的序列号,最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1).光刻ROM的作用是使每一个DS18B20拥有惟一的地址序列码,以确保在一根总线上挂接多个DS18B20.
DS18B20内部集成了暂存寄存器(或称为暂存RAM)和EEPROM两类存储器.暂存RAM为9个字节,其地址分配及其相关说明如表1所示.
单片机通过命令实现对DS18B20的控制,其支持的主要命令如表2所示.DS18B20的复位操作,读写操作都必须遵从严格的时序,其复位时序,读写时序分别如图3和图4所示.关于DS18B20的详细介绍和使用方法可以参考其数据手册.
表1 DS18B20暂存RAM地址分配及其说明
寄存器名称
地址
说 明
温度低字节
0
温度测量值的低8位,即b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
温度高字节
1
温度测量值的高3位及符号位,即S S S S S b10 b9 b8
温度高限
2
温度报警上限,也可以用作自定义字节
温度高限
3
温度报警下限,也可以用作自定义字节
配置寄存器
4
格式为0 R1 R0 1 1 1 1 1,R1和R0为00,01,10,11对应的分辨率分别为9,10,11和12位(包括符号位)
保留

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