Desain Termometer Digital Berbasis AT89C2051

Kontrol mikrokomputer chip tunggal telah menjadi salah satu tujuan yang dikejar oleh desain elektronik saat ini. Artikel ini menerapkan teknologi kontrol ini untuk pengukuran suhu. AT89C2051 adalah mikrokomputer chip tunggal 8-bit CMOS bertegangan rendah dan berkinerja tinggi yang diproduksi oleh Atmel, AS. Chip ini berisi 2 KB memori program baca-saja yang terhapus secara berulang dan memori memori akses data (RAM) acak 128 B. Sensor suhu cerdas tunggal-kawat DSl-8B20 yang diproduksi oleh DALLAS Semiconductor di Amerika Serikat adalah milik generasi baru sensor cerdas yang diadaptasi untuk mikroprosesor. Termometer digital adalah termometer dengan DS18B20 sebagai elemen pendeteksi dan AT89C2051 sebagai pengontrol utama, memiliki karakteristik konsumsi daya yang rendah, struktur sederhana, bacaan yang nyaman, rentang pengukuran suhu yang luas, dan pengukuran suhu yang akurat.

1 Komposisi sirkuit dan prinsip kerja

1.1 Desain perangkat keras

Termometer yang terdiri dari AT89C2051 terutama terdiri dari tiga bagian: sensor suhu DSl8B20, chip tunggal AT89C2051, modul tampilan yang terdiri dari tabung digital LED. Diagram blok prinsip sistemnya ditunjukkan pada Gambar 1. DSl8B20 digunakan sebagai sumber sinyal eksternal dari chip tunggal AT89C2051, mengubah suhu yang dikumpulkan menjadi sinyal digital, dan mentransmisikannya ke 2051 melalui antarmuka I / O. Program kontrol pada ROM boot 2051 menggerakkan tabung digital LED melalui antarmuka I / O dan jalur data ( Antarmuka antara mikrokomputer chip tunggal dan tabung digital) mentransmisikan data ke tabung digital, dan menampilkan suhu yang dikumpulkan.

1.2 Diagram sirkuit total

Diagram sirkuit sistem pengukuran suhu berdasarkan AT89C2051 mengubah suhu menjadi sinyal digital yang ditandatangani (dalam bentuk enam belas-bit komplemen, menempati dua byte) .Jika kabel twisted-pair terlindung digunakan, panjang koneksi dapat mencapai 150 m , Pin output I / 0 terhubung langsung dengan P3.4 dari komputer satu-chip, R1 adalah resistor pull-up, dan sensor menggunakan catu daya eksternal. AT89C2051 adalah bagian inti dari keseluruhan sistem, mengandung 2 KB FLASH ROM, dan program pengguna disimpan di sini. Modul tampilan terdiri dari tabung digital anoda umum empat-dalam-satu dan empat 9012. Program sistem dibagi menjadi dua bagian: program kontrol sensor dan program tampilan. Program kontrol sensor dikompilasi sesuai dengan protokol komunikasi DS18B20. Pekerjaan sistem adalah untuk menyelesaikan pembacaan dan penulisan sensor dan tampilan suhu di bawah kendali program.

Indikator teknis utama produk: rentang pengukuran: -55 ～ + 125 ℃, akurasi pengukuran: 0,5 ℃; waktu reaksi kurang dari atau sama dengan 500 ms.

2 desain perangkat lunak

2.1 Modul akuisisi

Modul ini menggunakan sensor suhu kawat tunggal DS18B20 untuk melengkapi pengumpulan suhu. Komputer satu-chip AT89C51 mengunjungi prosedur untuk DSl8B20 sebagai berikut: Inisialisasi DSl8B20 terlebih dahulu, kemudian jalankan perintah operasi ROM, akhirnya dapat mengoperasikan memori. Setiap operasi DSl8B20 harus mengikuti urutan kerja yang ketat dan protokol komunikasi. Menurut protokol komunikasi DSl8B20, diperlukan tiga langkah: reset DSl8B20 sebelum masing-masing membaca dan menulis, mengirim perintah ROM (kode perintah CCH) dan mengatur bit flag setelah reset berhasil, dan menilai apakah inisialisasi berhasil sesuai dengan bit flag. Akhirnya, kirim instruksi RAM (kode instruksi 44H) DSl8B20 untuk memulai konversi, dan kemudian baca nilai konversi suhu (kode instruksi BEH), byte tinggi dari nilai suhu baca dikirim ke unit 27H, byte rendah dikirim ke unit 26H, dan kemudian menurut byte nilai suhu Format representasi dan tanda bitnya, nilai suhu aktual dapat diperoleh setelah transformasi sederhana.

2.2 Modul pemrosesan utama

Modul pemrosesan utama terutama untuk mengoordinasikan berbagai modul untuk mewujudkan interaksi data. Modul pemrosesan utama pertama menyelesaikan pekerjaan inisialisasi, dan kemudian memasuki pemrosesan loop setelah inisialisasi. Selama loop, data dari modul akuisisi diperoleh, data diproses, dan hasil yang diproses ditampilkan. Diagram alur pemrosesan utama ditunjukkan pada Gambar 3.

2.3 Modul tampilan

Menggunakan metode pemindaian dinamis, di mana P3.0, P3.1, P3.2, P3.3 mengontrol pemilihan bit, dan P1 mengontrol pemilihan segmen. P3.0, P3.1, P3.2, P3.3 output memindai sinyal ke semua orang secara bergantian, sehingga hanya satu tabung nixie yang dinyalakan pada suatu saat, dan kemudian P1 mengirimkan kode font untuk ditampilkan untuk bit itu, dan itu menyala Mesin terbang ditampilkan dalam segmen mesin terbang bit ini. Di bawah kontrol terkoordinasi dari segmen kode yang dikirim oleh P1 dan segmen bit yang dikirim oleh P3.0, P3.1, P3.2, dan P3.3, setiap tabung nixie dihidupkan untuk menampilkan fontnya sendiri.

3 Kesimpulan

Sensor pengukuran suhu dari desain ini mengadopsi sensor suhu cerdas yang ditingkatkan DSl8B20, kisaran pengukuran suhu -55 ～ + 125 ℃, resolusi maksimum dapat mencapai 0,065 ℃, dapat langsung membaca nilai suhu yang diukur, dan mengadopsi sistem kawat tunggal dan mikrokomputer chip tunggal Hubungkan, kurangi sirkuit perangkat keras eksternal, pada saat yang sama dapat langsung mengubah suhu menjadi sinyal digital serial untuk pemrosesan komputer mikro.