基于單片機設計調試的數字式指針溫度計

　　本文主要敘述利用Proteus軟件實(shí)現的數字式指針溫度計的一種調試方法，采用MCS51單片機作為指針溫度計的數字信號處理器，其中，溫度采集傳感器選用Dallas公司的Ds1820單總線(xiàn)式數字溫度傳感器，該溫度計的溫度值通過(guò)四個(gè)數碼管顯示，同時(shí)還可以通過(guò)刻盤(pán)指針指示。

　　硬件設計

　　硬件設計包括溫度采集模塊、單片系統及溫度顯示模塊等模塊，其中，刻度盤(pán)上指針的控制是設計中的一個(gè)重點(diǎn)。在設計數字電路的角位移控制時(shí)，一般選用步進(jìn)電機或伺服電機，選用步進(jìn)電機時(shí)，其步進(jìn)角固定，同時(shí)，對于角位移的控制，會(huì )產(chǎn)生控制角度的動(dòng)作位置不夠精確的問(wèn)題;選用伺服電機也就是舵機時(shí)，其控制原理是通過(guò)MCS51單片機產(chǎn)生脈寬調制(PWM)信號的占空比來(lái)改變舵機搖臂旋轉的位置，以達到控制伺服電機的目的，最后在刻度盤(pán)上指示溫度值。

　　系統硬件電路原理圖如圖1所示。

　　1.舵機的工作原理

　　系統中指針的驅動(dòng)由舵機實(shí)現，為使指針在刻度盤(pán)上的初始指示精確，文中采用4個(gè)獨立按鍵實(shí)現指針刻盤(pán)上的粗、微調節。

　　舵機是一個(gè)簡(jiǎn)單的閉環(huán)系統，其內部硬件電路、微型電機及減速器封裝在一個(gè)部件內，實(shí)物圖如圖2所示，輸出軸可在一90°～90°范圍內旋轉到任意角度。

　　舵機包含控制信號線(xiàn)、電源線(xiàn)和地線(xiàn)3根引線(xiàn)，其反饋元件為一個(gè)與輸出軸同軸的精密電位器，通過(guò)電位器的反饋信號得到舵機輸出軸轉動(dòng)的位置，然后將相應的電壓值反饋回控制芯片，最后將反饋的輸出軸位置與控制引線(xiàn)設定的位置進(jìn)行比較，得到輸出軸位置的偏差，從而驅動(dòng)微型電機轉動(dòng)，使輸出軸轉到預定控制的角度。

　　舵機的控制信號為一列PWM波，周期為18～20ms，舵機輸出軸轉動(dòng)的角度位置與PWM信號占空比呈線(xiàn)性關(guān)系，當控制信號的高電平寬度為0.5ms時(shí)，舵機輸出軸位置為-90°;當信號高電平寬度為2.5ms時(shí)，輸出軸位置為+90°。

　　軟件設計

　　單片機軟件的設計包括DSl820的讀寫(xiě)、模擬PWM輸出、單片機溫度取值、按鍵掃描、數碼管顯示等程序設計。

　　1.DS1820的讀寫(xiě)

　　DS1820采用單總線(xiàn)協(xié)議，能夠實(shí)現數據的雙向傳輸，在進(jìn)行DS1820讀寫(xiě)操作前應先對DS1820進(jìn)行復位，同時(shí)，必須嚴格遵守DS1820的讀寫(xiě)時(shí)序，盡量精簡(jiǎn)中斷程序，以減少對DS1820的讀寫(xiě)時(shí)序的影響，提高溫度采集的準確性。