單片機溫度記錄系統

在實(shí)際應用中，往往需要對較遠處的溫度信號進(jìn)行監視。為此，設計了一種用單片機與數字溫度傳感器集成的方案，它可以以更低的成本和更高的精確度實(shí)現溫度檢測。

　　l 系統綜述

　　系統硬件設計以Atmel公司的AT89S52單片機為核心，主要由電源電路、復位電路、晶振電路、串口通訊電路、溫度傳感器電路、12864液晶顯示電路、I2C存儲器電路以及按鍵輸入電路構成。溫度采集電路采用單總線(xiàn)數字溫度傳感器實(shí)現溫度采集，可設計為一路或多路；溫度存儲電路采用I2C接口E2PRPOM存儲芯片，以實(shí)現數據記錄；液晶顯示電路采用圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，以實(shí)現溫度的即時(shí)顯示。同時(shí)配以鍵盤(pán)輸入電路，可以接收用戶(hù)指令輸入，隨時(shí)改變工作模式，或查詢(xún)任意時(shí)間的溫度數據。

　　2 硬件系統設計

　　硬件電路設計總體結構圖如圖1所示。由+5 V電源電路、手動(dòng)復位電路、晶振電路(11．059 2 MHz)構成單片機最小系統，完成單片機的基本運行需求。串口電路用于通信，實(shí)現與主機的交互。溫度采集電路、1602液晶顯示電路、I2C存儲器電路為該設計的三個(gè)核心模塊，實(shí)現主要設計功能，同時(shí)實(shí)現按鍵輸入電路。

　　2．1 溫度采集電路設計

　　該設計采用Dallas公司生產(chǎn)的3引腳T0-T2小體積封裝溫度傳感器DSl8820。DSl820是美國Dallas半導體公司推出的第一片支持“單總線(xiàn)”接口的溫度傳感器。它具有微型化、低功耗、高性能，抗干擾能力強，易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉化成串行數字信號，供微機處理。

　　溫度測量范圍為-55～+125 ℃，可編程為9～12位A／D轉換精度，被測溫度用符號擴展的16位數字量方式串行輸出。測溫分辨率可達O．062 5 ℃，其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生，易于系統集成。多個(gè)DSl8820可以并聯(lián)到三根或兩根線(xiàn)上，CPU只需一根端口線(xiàn)就能與諸多DSl8820通信，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線(xiàn)和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DSl8820非常適用于遠距離多點(diǎn)溫度檢測系統。溫度傳感器電路圖如圖2所示。

　　2．2 I2C存儲器擴展電路設計

　　I2C總線(xiàn)(Inter Integrated Circuitbus)包括一條數據線(xiàn)(SDA)和一條時(shí)鐘線(xiàn)(SCL)，是單片機系統常用的總線(xiàn)結構。這種總線(xiàn)結構盡可能地節省了單片機I／O資源，為多路溫度采集保留了最大的擴展空間。

　　該設計中采用的存儲器AT24C16是Atmel公司生產(chǎn)的I2C接口E2PROM芯片。AT24C16中帶有片內尋址寄存器。每寫(xiě)入或讀出一個(gè)數據字節后，該地址寄存器自動(dòng)加1，以實(shí)現對下一個(gè)存儲單元的操作，且所有字節都以單一操作方式讀取。為降低總的寫(xiě)入時(shí)間，一次操作可寫(xiě)入多達8 B的數據。I2C存儲器電路圖3所示。

　　2．3 液晶顯示電路設計

　　液晶顯示電路采用1602帶字庫液晶實(shí)現。這一液晶模塊，接口功能明確，操作簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了電路設計，自帶字庫極大地方便了顯示操作的實(shí)現。

　　3 系統功能實(shí)現

　　系統軟件設計主要有兩項任務(wù)，是用于不間斷記錄溫度數據；二是用于接收用戶(hù)輸入，響應用戶(hù)指令。

　　溫度記錄程序中每隔固定時(shí)間間隔采集溫度數據，將溫度數據與當前時(shí)間一并記錄。若不擴展實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，可用軟件方式，依據時(shí)間間隔計算轉換得到當前時(shí)間，避免使用時(shí)鐘芯片增加系統成本。對于用戶(hù)按鍵輸入，以外部中斷方式予以響應。

　　4 結語(yǔ)

　　該設計可以實(shí)現溫度數據的采集與長(cháng)時(shí)間數據記錄，既可以單獨采樣其中任意一路，也可以實(shí)現多路同時(shí)采樣，同時(shí)可以與主機交互。該系統的整個(gè)運行過(guò)程在同一地點(diǎn)進(jìn)行集中監控，方便又節省人力，實(shí)現了溫度的采集、顯示、存儲于一體的集成記錄功能。設計使用的外圍元件較少。具有設計簡(jiǎn)單，擴展靈活，功能較全面等特點(diǎn)。