基于51单片机的小型温度采集系统设计

【前言】基于51单片机的小型温度采集系统设计由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。IIC 即Inter-Integrated Circuit（集成电路总线），由菲利浦半导体公司在80年代初设计出这种用来整体电路的连接的总线类型。集成电路总线是一种多向控制总线，它简化了信号传输总线，是目前最常用的短距离[2]芯片间的通讯方式之一。温度采集系统的设计采用IIC通信协议...

摘 要 提出了基于51单片机的小型温度采集系统设计，该设计以51单片机作为控制核心，基于IIC协议进行通信，采用C语言编程。文中重点对系统的软件进行设计，主要分为IIC总线通信、温度采集和显示三部分。所设计的温度采集系统具有相对测量精度高、使用方便、成本低等优点。

关键词 51单片机；温度采集；IIC总线

中图分类号TP368.1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0212-02

传统的温度采集系统设计方法一般都会用到很多传感器，这不仅会加大系统的调试和维护的难度，还使设计成本大幅度的增加。基于以上多种原因的考虑，我们提出基于51单片机的小型温度采集系统设计，该设计采用IIC协议[1]进行通信，设计成本得到大幅度降低，能够满足基本测量要求。

1 硬件原理

IIC 即Inter-Integrated Circuit（集成电路总线），由菲利浦半导体公司在80年代初设计出这种用来整体电路的连接的总线类型。集成电路总线是一种多向控制总线，它简化了信号传输总线，是目前最常用的短距离[2]芯片间的通讯方式之一。温度采集系统的设计采用IIC通信协议可以提供很好的支撑。

整个设计的控制核心采用51单片机，单片机的P1.1、P1.0口分别与IIC总线上的SCL、SDA相连。单片机通过IIC总线从LM75A[3]芯片接收采集温度的数据进行处理，同时控制着数码管的显示。显示部分由大功率三极管9012来驱动数码管的位，三位数码管的位选由单片机的P1.3～P1.5口通过控制三极管9012的导通和截止来实现，数码管的段选由与IIC总线扩展口相连的PCF8574[4]控制着。另外还应完成单片机常规电路的设计，包括复位电路、按键电路和晶振电路等，其中按键电路应同时具有外部中断和普通按键功能。

2 软件设计

硬件设计完成后，软件的设计是温度采集系统最终功能的实现关键，我们所设计的程序主要包括IIC总线通信、温度采集和显示三部分。

2.1 IIC总线通信

IIC总线上传送的每一个字节都是8位，字节数没有限制。但必须跟随一个接收器回应的应答位在每传送一个字节后，并且最高位为首先发出的数据位，主控制器发送终止信号于全部数据传送结束后，具体程序如下：

void IIC_senddata（uchar adata） {}

uchar IIC_readdata（）{} //读数据

{

uchar readdata；

uchar cnt；

readdata=0x00；

for（cnt=0；cnt

{

IIC_scl=1；

delay4us（）；

readdata

if（IIC_sda）

readdata|=0x01；

IIC_scl=0；

if（cnt==7）

return readdata；

}

}

void IIC_mcudata（uchar adata）

{

IIC_senddata（adata）；

if（！tack_check（））

{

IIC_stop_ nop（）； //停止

IIC_start_ nop（）； //开始

}

}

2.2 温度采集

具有IIC总线接口的LM75A芯片被使用到温度采集系统，可连接8个器件在LM75A同一总线上，温度范围为：-55℃-+125℃，电源电压范围为2.8V～5.5 V，能提供1l位A/D转换器，可编程滞后设定点和温度阈值[5]。上电时，可用作独立的温度控制器。软件设计上，根据芯片硬件的一些特点，应实现高低八位数据的轮流采集，如下：

uchar agai=0，bgai=0；

void IIC_LM75A（）

{

uint gettemperture=0；

gettemperture = agai *8+ bgai；

if（gam） //低于零度时

{

agai =（2048- gettemperture）/8； //取补码温度的整数值

bgai =（2048- gettemperture）%8；

bgai *=125；

}

else

{

agai =（ gettemperture）/8； //取温度的整数值

bgai = gettemperture %8；

bgai *=1.25； //取温度的小数值

}

}

2.3 显示

系统的温度采集范围为-9.9℃～99.9℃，显示精度为0.1℃，具有很强的实用性。我们采用I/O扩展的PCF8574芯片直接驱动三位数码管，位选采用三极管驱动。结合芯片和数码管间的引脚连接，具体程序如下：

void disp（uchar dz）

{

static uchar cnt=0；

uchar disp[12]={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90，0x7f，0xbf}；

CH0=1；CH1=1；CH2=1； //所有数码管位选无效

writ8574（0xff）；

IIC_LM75A（）； //LM75A采集温度

IIC_write24C02（dz）；

dz++；

switch（cnt） //扫描显示三位数码管

{

case 0：CH0=0； //第一位数码管

if（！Ptem） //如果为正，显示温度的整数部分第一位

writ8574（disp[htem/10]）；

else //如果为负，显示“-”号

writ8574（disp[11]）；

break；

case 1：CH1=0； //第二位数码管

writ8574（disp[htem%10]&0x7f）；

break；

case 2：CH2=0； //第三位数码管

writ8574（disp[ltem]）；

break；

}

if（++cnt>2） cnt=0；

}

3 精度测试

我们采用面包板搭建温度采集硬件电路，结合KeiluVision编程，在单片机中烧写入调试生成的[.hex]文件，测试设计精度。功能调试成功后对不同环境下的温度进行采集。采集结果与苏州天宇生产的JT.1-112型温度计作对比，如表1所示，测量精度较高，相对测量精度都在0.20%以下。

表1 温度采集数据

4 结论

传统的设计与我们设计的基于51单片机小型温度采集系统相比，具有成本低、使用方便、相对测量精度高等优点，具有潜在的实际应用价值。

参考文献

[1]郑明惠.温室环境数字化监测仪表的设计与研制[J].计算机测量与控制，2010：12.

[2]顾涵，潘启勇，庞盼.基于IIC协议小型温度计的设计[J].科技传播，2012：8.

[3]谭静芳，姜春玲.温室环境智能测控系统的设计[M].农业装备技术，2010.

[4]徐玮.C51单片机高效入门[M].北京：机械工业出版社，2011.

[5]周长吉.现代温室工程[M].北京：化学工业出版社，2011.