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基于DS18B20和单片机的热计量仪表采集系统设计

作者:小编    发布时间:2021-01-14 13:44:41    浏览量:

随着生死水平的进步,人们对生活的环境提出了更高的请求,良好的温度控制对进步人民生活质量起着十分重要的作用。特别是北方,城镇居民冬季普通采取集中供暖,采暖质量的好坏,直接关系到人们消费生活。目前我国绝大数的地域采暖短少有力的监控系统,无法完成按需采暖以及完成对温度数据的有效控制,从而形成了对供暖热能的糜费。随着人们节约能源认识的逐渐加强,迫切需求一种操作简单、节能环保和高效应用的智能热计量仪表温度控制系统。因而本文以AT89S52为控制芯片,DS18B20为温度采集模块,LCD12864为显现采热信息显现模块,设计了一套集成控制室内温度与显现采热信息的热计量仪表温度控制系统。

  1.高德娱乐热计量表工作原理

  依据热量与流量、温度之间的关系:

  Q=CM(T1-T0)

  式中,Q 为散热器的散热量( 单位:J) ;C 为水的比热4.2*103J/kg° C ;T1-T0 为散热器进出口的温差(° C);M 为流经散热器的水的流量(L),也即质量(kg)大小。据上式可知,只需能测出流量和温差,就可计算出散热器的散热量大小。

  温度传感器检测的信号传送到单片机,同时将流量信息传输到单片机,用矩阵键盘完成对温度的设定。单片机处置完数据后,发送命令到液晶显现器并控制电磁阀。系统总体框架如图1所示。

系统总体框架

  图1 系统总体框架

  2.模块引见

  本设计主要有单片机、液晶显现、数字温度传感器、液体流量计、键盘、电磁阀等局部构成。温度显现:单片机控制数字温度传感器(DS18B20),把温度信号经过单总线从数字温度传感器传送到单片机上, 单片机数据处置之后,将当前温度信息发送到LCD(LCD12864) 停止显现。热量显现:流量计检测到的流量信息(脉冲信号)传输到单片机,单片机数据处置之后,将当前热量信息发送到LCD(LCD12864) 停止显现。温度设定:本系统还能够经过按键来设置温度限定值,单片机比拟数字温度传感器的温度与设定的温度值,发出控制继电器动作的指令。

  2.1DS18B20概述

  DS18B20 的数字温度计提供9 至12 位摄氏温度丈量,并具有报警功用与非易失性用户可编程上限和下限触发点。

  DS18B20 的通讯经过1-Wire 总线,需求定义只要一个数据线(与空中)与中央微处置器的通讯。DS18B20 是“一线总线”接口的温度传感器,其内部运用了在板专利技术,其传感器元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。由于一线总线具有共同,因而一个微处置器可控制大面积散布的DS18B20.

  2.2AT89S52单片机

  单片机(Single-chip Microcomputer 或MicrocontrollerUnit)将CPU、ROM、RAM、I/O 接口电路以及内部系统总线等全部集中在一块大范围集成电路芯片上,就构成了单片机。

  AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器,具有8K 在系统可编程Flash 存储器。运用Atmel 公司高密度易失性存储器的技术制造,与工业用的80C51 产品指令和引脚功用完整兼容。

AT89S52

AT89S52

  高德娱乐程序存储器能够在片上Flash 对系统停止编程,亦适于常规编程器。单芯片上,具有灵敏的8 位CPU 以及系统可编程的Flash,使得AT89S52 为许多的嵌入式控制系统提供十分灵敏和有效的处理计划。

  3.主要模块电路的设计

  3.1温度信号采集电路设计

  本系统为多点温度测试,DS18B20 采用外部供电方式,理论上能够在一根数据总线上挂256 个DS18B20,但理论应用中发现,假如挂接25 个以上的DS18B20 仍旧有可能产生功耗问题。另外单总线长度也不宜超越80M,否则也会影响到数据的传输。在实践应用中还能够运用一个MOSFET 将I/O 口线直接和电源相连,起到上拉的作用,如图2 所示。在对DS18B20 停止操作的整个工作过程中,主要包括三个关键过程:搜索 DS18B20 序列号子程序;启动在线 DS18B20 作温度转换子程序:读取在线DS18B20的温度值子程序。

温度采集模块设计

  图2 温度采集模块设计

  3.2液晶显现电路设计

  液晶显现模块 LCD12864 的显现分辨率为128×64, 内置8192 个16*16 点汉字和128 个16*8 点ASCII 字符集,具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式。应用该模块灵敏的接口方式和简单、便当的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面。另外低电压低功耗是其又一显着特性,由该模块构成的液晶显现计划与同类型的图形点阵液晶显现模块相比,不管硬件电路构造或显现程序都要简约得多,且该模块的价钱也略低于相同点阵的图形液晶模块。设计图见图3。

液晶显现模块设计

  图3 液晶显现模块设计

  4.系统的软件设计

  图4为主程序的流程图,主程序的功用是:开机以后,停止系统初始化操作,主要是停止定时/ 计数器的初始化。温度采集程序将温度信号转换成数字信号,在输入到单片机的RAM 存储器中;换算成担任停止温度的标度换算后的十六进制换算成BCD 码,并存储到显现缓冲区以便显现子程序运用,需显现时担任将缓冲区中的各路温度送到LCD 上显现出来。键盘子程序经过按键程序的编写,能够完成对温度的设定,图5 为温度设定局部算法流程。流量信号处置程序的作用是:经过设定定时器、计时器以及外部中缀,完成对频率的测定,并转换成流量信息。

主程序流程图

  图4 主程序流程图

温度设定局部算法流程图

  图5 温度设定局部算法流程图

  结论

  本系统对多处技术和办法停止改良,用STC89C52单片机作为控制中心,完成了对整个系统的控制和操作。液体流量计局部采用涡轮传感器完成对液体流量的采集,数字温度传感器采用DS18B20完成对温度信号的采集,将数字温度信号传送到单片机,并且能够经过矩阵键盘完成对温度的设定,单片机经过比照设定温度与实践温度发出命令控制继电器开或者关,控制液体的流量,以到达控制室温的目的。


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