数字温控表头 (原创) admin    17/07/04



简介:

    本文介绍一种温度控制器表头,该表头使用DS18B20作为温度采集器件。3位七段数码管做显示, AT89C2051单片机做处理控制。本电路结构简单,制作起来无需调试。温度采用回差控制,避免输出频繁跳变,可以设置制冷或制热控制模式。 设定数据保存在DS18B20的EEPROM中,掉电不会丢失。表头的输出是一个5V TTL电平,用户需要设置自己的输出驱动。

器件选择:

    在这个电路中关键的两个元器件分别是单 片机AT89C2051和温度传感传感芯片DS18B20。 AT89C2051具有2K的可多次擦写的FLASH存储器,有15个I/O口,用于做一些小型的控制 显示和数据采据系统是很好的选择。DS18B20是单总线数字温度传感器,单总线也就是 说只用一根I/O引线完成数据的输入输出功能,所以它的体积很小,而且电压适用范围 在3-5.5V。DS18B20测量温度范围为 -55°C~+125°C,其A/D转换的分辩率可用程序控 制分别为9位、10位、11位和12位,最高分别率可以高达0.0625°C,但在-10~+85°C范围 内其精度为±0.5°C,这个精度已可以满足普通型的环境温度控制或测温类消费电子产品 的要求。DS18B20中有三个8位E2RAM单元(非易失性可电擦写储存器),可以读写上下限 警报温度值和一个自定义值,在本制作的中就只使用了上限温度值单元。每个DS18B20出 厂时都有一个唯一的序列编号,就是说在同一个单总线系统中可以控制多个DS18B20。 对DS18B20的单总线的操作方法这里因篇幅问题不可能一一说明,有兴趣的读者可以参 看DS18B20数据手册。

原理说明:

    制作中DS18B20使用外接电源的供电方式,数据端用 4.7K电阻上拉,并联接到2051的2脚(P3.0)上。 晶振选用11.0592M的,使用简单的上电复位电路。选用共阳极的数码管,用2N3904作位驱动,段 引脚通过10欧的电限流电阻接入2051的P1口上,限流电阻选得很小,可以通过软件调整占空 比使数码管亮度适中。电路中有二个按键,可用于设置温度上下限。输出信号直接有2051的3脚 (P3.1)提供。

温度控制器表头原理图

按键说明:

    系统有3个操作状态:正常状态,边界温度1设置, 边界温度2设置。系统上电时进入正常状态。

  • 正常状态: 数码管显示当前温度,按左键进入边界温度1设置,按右键进入边界温度2设置
  • 边界温度1设置:  数码管显示边界温度1,3秒无按键操作返回正常状态。按左键边界温度1递加, 按右键边界温度1递减,左右键长按1秒以上可快速加减边界温度1。
  • 边界温度2设置:  数码管显示边界温度2,3秒无按键操作返回正常状态。按左键边界温度2递加, 按右键边界温度2递减,左右键长按1秒以上可快速加减边界温度2。

    如果边界温度1>边界温度2,系统工作在制热模式。当温度低 于边界温度2时,输出有效电平(高电平),当温度高于边界温度1时,输出无效电平(低电平),当温度在边界 温度1和边界温度2之间时输出维持不变。

    如果边界温度1<边界温度2,系统工作在制冷模式。当温度高 于边界温度2时,输出有效电平(高电平),当温度低于边界温度1时,输出无效电平(低电平),当温度在边界 温度1和边界温度2之间时输出维持不变。

    如果驱动电路要求低电平有效的信号,则对调以上两种设置就可以了。

软件说明:

    系统用一个定时器中断去扫描数码管显示和操作DS18B20,一个扫描周期 为20ms.前3个5ms分别点亮3位数码管,数码管工作占空比为25%,如果数码管太亮,可适当减少点亮时间。最后一个5ms 处理DS18B20温度采样。DS18B20的单总线协议对时间要求很高,操作时不能被中断,因此把它放在中断服务程序中处理 比较好。并要求能在5ms内完成一次操作,以免中断丢失。另外,尽管完全可以做到每750ms对DS18B20采样一次,温度信 号的变化通常是比较缓慢的,过高的采样频率没有实际意义,反而可能增假DS18B20的功耗,导致器件本身的温升而影响 测量精度,所以,设计采样周期为5秒。

    主程序的大循环中去扫描按键和在中断服务程序中采样到的温度信号,把实时 温度信号显示在LED数码管上,并对用户按键作出响应。

成品图(正面):

温度控制器表头正面

成品图(背面):

温度控制器表头背面

外形封装:

    图中所有尺寸或坐标单位是mil(100mil = 2.54mm),整板尺寸约40*45mm。 背面有插针,可以安装在面包板或洞洞板上。管脚定义如下:

  • A:+5V
  • B:输出
  • C:GND
  • D\E\F:空
温度控制器表头尺寸


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