基于ATC2051的数字温度计设计

基于ATC2051的数字温度计设计

周学军

(延安大学物理与电子信息学院,陕西延安󰀁716000)

摘󰀁要:利用单片机ATC2051作为控制器,以及用改进型智能温度传感器DS18B20作为温度采集器,设计了一款数字温度计。该数字温度计能够测出-55~+125󰀂之间的温度,与传统的温度计相比,具有读数方便、测温范围广、测温准确等特点,适合日常生活、工业生产和科学研究等领域对温度测量的需要。

关键词:温度测量;DS18B20;ATC2051;数字温度计

中图分类号:TP271+.5󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文章编号:1004󰀁373X(2010)17󰀁01󰀁02

DesignofDigitalThermometerBasedonATC2051

ZHOUXue󰀁jun

(CollegeofPhysicalandElectronicInformation,Yan anUniversity,Yan an716000,China)

Abstract:AdigitalthermometerwasdesignedwithATC2051MCUascontrollerandimprovedintelligenttemperaturesensorDS18B20astemperaturecollector.Thetemperaturebetween-55~+125󰀂canbemeasuredbythisdigitalthermo󰀁meter.Comparedwiththetraditionalthermometer,thisdigitalthermometerhasfeaturesofconvenientreading,widerangetemperaturemeasurement,accuratetemperaturemeasurementandsoon,itissuitablefortherequirementoftemperaturemeasurementindailylife,industrialproductionandscientificresearchfields.

Keywords:temperaturemeasurement;DS18B20;ATC2051;digitalthermometer

󰀁󰀁单片机控制已成为今天电子设计追求的目标之一[1󰀁5],本文将这种控制技术应用于温度测量中。ATC2051是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机[6󰀁7],片内含有2KB的反复擦写的只读程序存储器和128B的随机存取数据存储器(RAM)。美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能传感器

[8󰀁9]

据传送给数码管,将采集到的温度显示出来。

图1󰀁温度计原理框图

1.2󰀁总电路图

基于ATC2051的温度测量系统电路图把温度转化成带符号的数字信号(以十六位补码形式,占两个字节),若采用带屏蔽的双绞电缆线,连线的长度可以达到150m,输出脚I/O直接与单片机的P3.4相连,R1为上拉电阻,传感器采用外部电源供电。ATC2051是整个系统的核心部分,内含2KB的FLASHROM,用户程序存放在这里。显示器模块由四位一体的共阳数码管和四个9012组成。系统程序分传感器控制程序和显示器程序两部分,传感器控制程序是按照DS18B20的通信协议编制。系统的工作是在程序控制下,完成对传感器的读写和对温度的显示。

产品的主要技术指标:测量范围:-55~+125󰀂,测量精度:0.5󰀂;反应时间小于等于500ms。2󰀁软件设计2.1󰀁采集模块

。数字温度计是以DS18B20为检测元件,

由ATC2051作为主控制器的温度计,具有功耗低、结构简单、读数方便、测温范围广、测温准确的特点。1󰀁电路构成及工作原理1.1󰀁硬件设计

由ATC2051构成的温度计主要由三部分组成:DS18B20温度传感器、单片机ATC2051、由LED数码管构成的显示模块。其系统原理框图如图1所示。DS18B20作为单片机ATC2051的外部信号源,把所采集到的温度转换为数字信号,通过I/O接口传给2051,2051启动ROM内的控制程序驱动LED数码管,通过I/O接口和数据线(单片机和数码管的接口)把数

收稿日期:2010󰀁04󰀁09

该模块选用单线温度传感器DS18B20完成温度采

1!现代电子技术∀2010年第17期总第328期

集。单片机ATC51对DS18B20访问流程如下:先对DS18B20初始化,再进行ROM操作命令,最后才能对存储器操作。DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。根据DS18B20的通讯协议,需经三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,复位成功后发送一条ROM指令(指令代码CCH)并置

󰀁

测试#测量#自动化!

标志位,根据标志位来判断是否初始化成功,最后发送RAM指令(指令代码44H)DS18B20开始转换,再读出温度转换值(指令代码BEH),读取的温度值高位字节送27H单元,低位字节送26H单元,再按照温度值字节的表示格式及其符号位,经过简单的变换即可得到实际温度值。

图2󰀁基于ATC2051的温度计

2.2󰀁主处理模块

主处理模块主要是将各个模块进行协调处理以实现数据交互。主处理模块首先完成初始化工作,初始化后进入循环处理,在循环过程中获得采集模块的数据,并将数据进行处理,根据处理后的结果进行显示。主处理的流程图如图3所示。

0󰀂0625󰀂,可以直接读出被测温度值,而且采用单线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,同时可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理。

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图3󰀁主处理流程图

2.3󰀁显示模块

采用动态扫描的方法,其中P3󰀂0,P3󰀂1,P3󰀂2,P3󰀂3控制位选,P1控制段选。由P3󰀂0,P3󰀂1,P3󰀂2,

P3󰀂3向各位轮流输出扫描信号,使每一瞬间只有一个数码管被选通,然后由P1送入该位所要显示的字形码,点亮该位字形段显示的字形。在P1送出的码段和P3󰀂0,P3󰀂1,P3󰀂2,P3󰀂3送出的位段的配合控制下,使各个数码管轮流点亮显示各自的字形。3󰀁结󰀁语

该设计测温传感器采用改进型智能温度传感器DS18B20,测温范围为-55~+125󰀂,最大分辨率可达

作者简介:周学军󰀁男,1969年出生,陕西吴堡人,讲师。主要研究方向为单片机。

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