PIC單片機數字式測溫計設計及仿真

在理論設計的基礎上，利用Protues軟件對其進(jìn)行仿真調試和測試，并利用調試和測試的結果來(lái)驗證理論設計的可靠性和正確性。

0引言

在日常生活經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，傳統的測溫元件有熱電偶和熱電阻，而熱電偶和熱電阻測出的一般是電壓，在轉換成對應的溫度，需要比較多的硬件支持，硬件電路很復雜，軟件調試也復雜，制作成本高。而且測出來(lái)的溫度精度也沒(méi)有技術(shù)成熟的溫度傳感器高。

本文基于PIC單片機來(lái)設計數字式測溫計，直接采用數字式溫度傳感器DS18B20，用單片機對18B20進(jìn)行控制，來(lái)進(jìn)行測溫。顯示部分可用lcd1602，單片機可直接驅動(dòng)lcd1602顯示溫度，硬件較簡(jiǎn)單，穩定。DS18B20采用單總線(xiàn)技術(shù)，容易擴展，并且具有轉換速度快，轉換精度高，可由片機直接讀出溫度并顯示出來(lái)等優(yōu)點(diǎn)。

一、設計目標和思路

本文采用PIC16F877的USART異步通信模式，可廣泛應用于單片機與PC機，以及單片機與單片機之間的通信。USART接口由RC6、RC7這兩只引腳構成。RC6用于數據的發(fā)送，RC7用于接收數據。

當單片機需要通過(guò)USART發(fā)送數據時(shí)，只需將所發(fā)送數據送入數據緩沖寄存器TXERG，然后系統會(huì )自動(dòng)將TXREG寄存器內容送入發(fā)送移位寄存器TSR，接著(zhù)系統會(huì )根據所設置的波特率脈沖信號，通過(guò)RC6引腳從高位到低位依次發(fā)送出去。當系統將TXERG寄存器內容加載到TSR中時(shí)，會(huì )自動(dòng)將中斷發(fā)送標志位TXIF置位，根據程序決定是否進(jìn)入中斷。而當單片機需要通過(guò)USART接受數據時(shí)，通過(guò)RC7引腳將數據依次送入接收移位寄存器RSR中，當收到一個(gè)停止位時(shí)，移位寄存器RSR就把收到的8位數據自動(dòng)送入接收數據緩沖器RCREG中。在接收數據緩沖器RCREG收到一個(gè)穩定的數據后，接收中斷標志位RCIF將自動(dòng)置位，根據程序決定是否進(jìn)入中斷。

二、原理結構圖

本文利用PIC16F877和DS18B20傳感器設計了測溫計，其包含主控器部分、溫度顯示部分、傳感測試部分和按鍵設計部分。

基于PIC16F877的測溫計原理電路圖結構如圖1所示。

其中，電源部分的S1為復位按鈕它在被按得時(shí)候斷開(kāi)放開(kāi)后自動(dòng)閉合，在其斷開(kāi)又閉合的瞬間使整套電路中各芯片的供電電壓實(shí)現從5V降到0V再升到5V的過(guò)程，從而達到復位的目的。輸入電容C2一般情況不接，但當集成穩壓器遠離整流、濾波電路時(shí)應接入一個(gè)0.33μf的電容器，它的作用是改善紋波和抑制輸入的瞬時(shí)過(guò)電壓，保證78L05的輸入與輸出間的電壓差不會(huì )超過(guò)允許值。輸出電容C3一般不采用大容量的電解電容器，只要接入0.1μf的電容器便可以改善負載的瞬態(tài)響應。但是，為了減小輸出的紋波電壓，在輸出端并聯(lián)一只大容量的電解電容C4，會(huì )取得更好的效果。然而，這樣將隨之產(chǎn)生一種弊端：一旦78L05的輸入端出現短路時(shí)，輸出端上的大電容器上儲存的電荷將通過(guò)集成穩壓器內部電路調整管的發(fā)射極與基極泄放，因大容量電容器釋放能量較大，會(huì )造成集成穩壓器內部調整管的損壞，導致電路無(wú)法工作。為了防止這一點(diǎn)，在78L05的輸入端與輸出端之間跨接一個(gè)二極管，它為C4上電荷的泄放提供了一個(gè)分流通路，對集成穩壓器起保護作用。

串口接收溫度函數流程圖如圖2所示。