实用的多功能数字温度计设计

时间:2018-12-19 15:25:41 来源:西平资讯网 作者:匿名



介绍

目前,随着社会的进步和发展,温度控制器的应用越来越广泛。通常,传统的温度计只能测量和显示实时温度,并且具有单一功能。它无法很好地适应现代工业和农业生产和生活的需要。基于上述考虑,该设计创建了实时日期,时间和温度的交替显示,并可实现多点测量和控制。测量范围为0~120°C,测量误差小于±0.5°C。显示日期,时间,最小和最大温度报警值的多功能数字温度计可根据实际需要随时调整。

1多功能数字温度计结构框图

系统结构由七个功能模块组成,如按钮组合,温度传感器,时钟日历信号,显示,语音播报,声光报警,单片机等。多功能数字温度计系统的框图如图1所示。

1.1按钮组合模块

根据多功能数字温度计系统的要求,各种功能键组合,如设置按钮,添加一个按钮,减一个按钮,确定按钮,广播按钮,交替按钮,转换按钮,多点测量和控制查询按钮是必要的。设置按钮可用于随时设置日期,时间,上限温度和下限值。添加一个键并减去一个键,根据设置键的设置增加和减少时间和温度的上限和下限值。 OK按钮确认设定的日期,时间,温度上限和下限值。广播按钮可用于随时广播实时时间和温度。 Alternate按钮自动在日期,时间,温度以及上下温度设置之间切换。转换键还可用于随时查询实时日期,时间,温度以及温度上限和下限的设定值。

1.2温度传感器模块

DS18B20温度传感器用于温度检测。 DS18B20数字温度计具有9~12位A/D转换器。测量温度范围为-55~125°C,测量温度精度可高达0.1°C。它是由DALLAS生产的1-Wire器件,是一种电路简单,体积小的单总线器件。它用于形成温度测量系统,其具有简单的电路。将许多这样的数字温度计挂在一条通信线路上非常方便。在具体的多点温度测量和控制中,可以使用以下两种方法。(1)DS18B20温度传感器探头多点同步测量方法

DS18B20温度传感器探头的多点同步测量方法具有硬件电路简单,转换速度快,编程繁琐等特点,适用于多个检测点的测量和控制。电路框图如图2所示。

(2)继电器切换测量方法

继电器开关测量方法的特点是硬件电路需要更多元件,转换速度慢,编程简单,适用于较少检测点的测量和控制。电路原理图如图3所示。

使用单片机的P0.5,P0.6和P0.7端口作为温度传感器探头继电器开关控制输出端口。当MCU的P0.5和P0.6端口的数字信号为11时,选择探头1。当P0.5和P0.6输出数字信号为10时,选择探头2。当P0.5和P0.7输出数字信号为01时,选择探头3。当P0.5和P0.7输出数字信号为00时,选择探头4。

1.3时钟日历信号模块

选择DS1302专用时钟日历集成电路。由于DS1302集成电路包含实时时钟/日历和31字节静态RAM,因此它通过简单的串行接口与微控制器通信。实时时钟/日历电路提供秒,分钟,小时和天。可以自动调整日期,月份,年份信息,每月的天数和闰年的天数。时钟操作可以通过24小时或12小时格式的AM/PM指示来确定。 DS1302和微控制器只需使用三行: RES复位,I/O数据线和SCLK(串行时钟)即可以同步串行方式进行通信。时钟/RAM读/写数据以一个字节或最多31个字节的突发进行通信。 DS1302的功耗非常低,可以保持低于1 mW功率的数据和时钟信息。也就是说,DS1302具有体积小,成本低,功耗低,性能稳定的优点。它完全能够满足系统的要求,显示秒,分,小时,天,日期,月和年。

1.4显示模块

选择1602字符型液晶显示器(LCD)。由于1602液晶模块内的字符生成存储器(CGROM)存储了160个不同的点阵字符图形,所以当显示时,LCD从单片机获得该代码并将其存储到显示数据RAM(DDRAM)。 LCD的字符发生器基于该代码生成所需显示信息的5×7点图案。 LCD显示器上的字符位置可由微控制器通过数据总线发送到LCD命令寄存器。1.5声光报警模块

该系统使用普通的发光二极管和蜂鸣器形成声光报警模块。当温度超过设定温度的上限和下限时,发光二极管和蜂鸣器分别发出响亮的警报。

1.6语音播报模块

选择ISD1420语音录制和回放集成电路作为语音广播模块。根据系统的需要,将“0~10”,“分钟”,“点”,“当前时间”,“周”,“温度”,“度”等预先记录到芯片中实时语音广播。传递。

1.7 MCU控制模块

之所以选择TA89S52,是因为AT89S52是一款低功耗,高性能CMOS 8位微控制器,具有8 KB系统可编程闪存。采用Atmel的高密度非易失性存储器技术制造,完全兼容工业80C51产品说明和引脚。片上闪存允许程序存储器在系统中编程,也适用于传统的编程器。 AT89S52在单芯片上配备智能8位CPU和系统内可编程Falsh,为许多嵌入式控制应用提供了高度灵活,超高效的解决方案。这增加了数字温度计系统的灵活性,兼容性和多功能性。

2系统电路原理框图

系统的电路框图如图4所示.MCU接口资源分配:

P0.0端口连接到1602字符型液晶显示器(LCD)的(R/W)读/写信号端子。

P0.1端口连接到1602字符型液晶显示器(LCD)的(RS)寄存器选择信号端子。 P0.2端口连接到1602字符型液晶显示器(LCD)的(E)LCD /响应信号端子。

P0.5~p0.7端口用作温度传感器探头继电器开关控制输出端口。

P1.0~P1.7端口连接到ISD1420语音记录和回放集成电路,1602字符型液晶显示器LCD作为语音地址信号和LCD显示数据信号多路复用端口。

P2.0端口用作温度传感器信号输入端口。

P2.1~P2.7端口按钮组合模块。

P3.0端口连接到ISD1420播放终端。P3.1端口连接到ISD1420录制终端。

P3.2端口连接到蜂鸣器和LED。

P3.5端口连接到专用时钟日历集成电路DS1302复位/芯片选择输入。

P3.6端口连接到专用时钟日历集成电路DS1302的串行时钟数据输入端。

P3.7端口连接到专用时钟日历集成电路DS1302的数据线输入/输出端子。

3程序流程图

3.1主程序流程图

主程序流程图如图5所示。

日历,温度上限和下限设定子程序流程图如图6所示。

4个实验和结论

经测试,所有功能均可达到设计指标,温度测量范围为0~120°C,测量误差小于±0.5°C,可实时显示实时日期,时间和测量温度。继电器用于在探头之间切换,每个不同测量点的温度切换准确可靠。调整显示日期,时间,并通过设置键设置最小和最大温度警报值。当温度超过设定温度的上限和下限时,可以及时发出声光报警。当实时,时间和温度播放语音时,语音质量清晰。简而言之,该多功能数字温度计体积小,结构简单,生产成本低,操作稳定,测量精度高,功能多,使用方便。它对于测量和监测工农业生产和人们日常生活中的温度具有很好的实用价值。

摘录自:中国计量与测量网络

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