基於微控制器的數字溫度計
摘要：本文介紹一種基於at89c2051微控制器的一種溫度測量及報警電路,該電路採用ds18b20作為溫度監測元件，測量範圍-55℃-～+125℃，使用4位led模組顯示，能通過鍵盤設定溫度報警上下限。正文著重給出了軟硬體系統的各部分電路，介紹了整合溫度感測器ds18b20的原理，at89c2051微控制器功能和應用。該電路設計新穎、功能強大、結構簡單。
如圖3.1所示，模擬溫度值經過ds18b20處理後轉換為數字值，然後送到微控制器中進行資料處理，並與設定的溫度報警限比較，超過限度後通過揚聲器報警。同時處理後的資料送到led中顯示。
3.1 輸入電路
圖3.1.1量程切換開關 圖3.1.2衰減輸入電路
輸入電路的作用是把不同量程的被測的電壓規範到a/d轉換器所要求的電壓值。智慧型化數字溫度計所採用的單片雙積分型adc晶元icl7135，它要求輸入電壓0-±2v。本儀表設計是0-1000v電壓，靈敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰減器，如圖3.1.2所示9m、900k、90k、和10k電阻構成1/10、1/100、1/1000的衰減器。衰減輸入電路可由開關來選擇不同的衰減率，從而切換檔位。為了能讓cpu自動識別檔位，還要有圖3.1.1的硬體連線。
3.2 a/d 轉換電路
a/d 轉換器的轉換精度對測量電路極其重要，它的引數關係到測量電路效能。本設計採用雙積a/d 轉換器，它的效能比較穩定，轉換精度高，具有很高的抗干擾能力，電路結構簡單，其缺點是工作速度較低。在對轉換精度要求較高，而對轉換速度要求不高的場合如電壓測量有廣泛的應用。
3.2.1雙積a/d 轉換器的工作原理
如圖所示：對輸入模擬電壓和基準電壓進行兩次積分，先對輸入模擬電壓進行積分，將其變換成與輸入模擬電壓成正比的時間間隔 t1，再利用計數器測出此時間間隔，則計數器所計的數字量就正比於輸入的模擬電壓；接著對基準電壓進行同樣的處理。在常用的a/d轉換晶元（如adc -0809、icl7135、icl7109等）中，icl7135與其餘幾種有所不同，它是一種四位半的雙積分a/d轉換器，具有精度高（精度相當於14位二進位制數）、**低廉、抗干擾能力強等優點。本文介紹用微控制器並行方式採集icl7135的資料以實現微控制器溫度計和小型智慧型儀表的設計方案。
3.2.1 7135的應用
7135是採用cmos工藝製作的單片4位半a/d轉換器，其所轉換的數字值以多工掃瞄的方式輸出，只要附加解碼器，數碼顯示器，驅動器及電阻電容等元件，就可組成乙個滿量程為2v的數字溫度計。
㈠7135主要特點如下：
①雙積型a/d轉換器，轉換速度慢。
②在每次a/d轉換前，內部電路都自動進行調零操作，可保證零點在常溫下的長期穩定。在20000字（2v滿量程）範圍內，保證轉換精度1字相當於14bita/d轉換器。
③具有自動極性轉換功能。能在但極性參考電壓下對雙極性模擬輸入電壓進行a/d轉換，模擬電壓的範圍為0～±1.9999v。。
④模擬出入可以是差動訊號，輸入電阻極高，輸入電流典型值1pa。
⑤所有輸出端和ttl電路相容。
⑥有過量程（or）和欠量程（ur）標誌訊號輸出，可用作自動量程轉換的控制訊號。
⑦輸出為動態掃瞄bcd碼。
⑧對外提供六個輸入,輸出控制訊號(r/h,bush,st,pol,or,ur),因此除用於數字溫度計外,還能與非同步接收 /傳送器,微處理器或其它控制電路連線使用。
⑨採用28外引線雙列直插式封裝，外引線功能端排列如圖所示。
㈡7135數字部分
數字部分主要由計數器、鎖存器、多路開關及控制邏輯電路等組成。7135一次a/d轉換週期分為四個階段：
1、自動調零（az）；
2、被測電壓積分（int）；
3、基準電壓反積分（de）；
4、積分回零（zi）。
具體內部轉換過程這裡不做祥細介紹，主要介紹引腳的使用。
3.4液晶顯示部分
顯示介面用來顯示系統的狀態，命令或採集的電壓資料。本系統顯示部分用的是lcd液晶模組，採用乙個16×1的字元型液晶顯示模組，
位圖形式液晶由 m 行×n 列個顯示單元組成，假設 lcd 顯示屏有64行，每行有 128列，每 8列對應 1 個位元組的 8 個位，即每行由 16 位元組，共 16×8=128個點組成，屏上 64×16 個顯示單元和顯示 ram 區 1024 個位元組相對應，每一位元組的內容和屏上相應位置的亮暗對應。乙個字元由 6×8 或 8×8點陣組成，即要找到和屏上某幾個位置對應的顯示 ram區的 8 個位元組，並且要使每個位元組的不同的位為『1』，其它的為『0』，為『1』的點亮，為『0』的點暗，這樣一來就組成某個字元。但對於內帶字元發生器的控制器來說，顯示字元就比較簡單了，可讓控制器工作在文字方式，根據在lcd 上開始顯示的行列號及每行的列數找出顯示 ram對應的位址，設立游標，在此送上該字元對應的**即可。
3.4.1 1601使用說明
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