基于单片机的温度检测和光照强度指示系统设计

基于单片机的温度检测和光照强度指示系统设计学生姓名：蒋高阳学生编号：20075043006物理与电子工程学院电子科学与技术系讲师：俞大庆职称：讲师摘要：温度和光强检测广泛应用于仓储、工业生产和日常生活中。温度检测可由DS18B20实现，光强指示功能可由光敏电阻和电压比较电路实现。对于温度检测，DS18B20温度传感器芯片测量当前温度，并将结果发送给单片机。然后单片机计算并转换发送的温度，并将结果发送给四位八段编码数码管，数码管显示温度。然而，对于光强检测，光致抗蚀剂的电阻值由于光强的影响而变化，导致电压变化。电压比较电路LM339将变化后的电压与参考电压进行比较，产生输出电压变化，并将变化后的电压信号传输给单片机，进而实现光强检测。关键词：温度检测；照明强度指示；DS18B20温度传感器；单片微型计算机摘要：温度和光强检测广泛应用于存储、工业生产和日常生活中。对于温度检测可以使用DS18B20，利用光电导电阻再与电压电路互补可以实现比光强度指令功能。用DS18B20进行温度测试，测量电流温度，单片机芯片，然后将结果通过单片机进行温度计算，并将转换结果通过四段数码管带入四段码，数码管将温度显示码输出。对于光强检测，光电导电阻值因光强变化而产生电压变化，通过电压LM339将比较电路电压与基准电压的变化进行比较，产生输出电压变化，将这种电压变化信号传递给单片机实现光强检测。关键词：温度测试；光强指示；温度传感器DS18B20微控制器介绍随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，温度测量技术也在不断提高。随着测温范围越来越宽，测温条件越来越复杂，根据不同的要求制造不同的测温仪器。为了节能和方便控制，基于检测光照强度或光照强度变化的控制系统也应运而生。1温度检测技术和光强控制技术概述1.1温度检测技术介绍随着国内外工业的发展，温度检测技术也取得了不断的进步。目前，用于温度检测的方法有很多种，应用范围很广，包括以下方法：1.温度计的物理原理是物体受热膨胀，冷却后收缩。如温度计、温度计等。2.热电效应技术制成的温度检测元件用这种技术制成的温度检测元件主要是热电偶。热电偶是一种开发较早、更成熟、应用最广泛的检测元件。它具有结构简单、制造方便、测量范围宽、精度高、热惯性小的特点。3.热阻效应技术温度计用这种技术制成的温度计一般利用温度测量元件或热敏元件因温度变化而产生的电阻变化来实现温度测量功能。4用其他温度测量原理制成的温度计这包括由热辐射原理和红外测温技术制成的高温计。在温度检测技术领域，新检测技术的出现取得了重大进展，产生了一些相对成熟的温度测量元件。本设计主要介绍基于DS18B20的温度测量方法。1.2光强控制技术介绍光强控制是通过将光强的变化转化为电信号的变化来实现的。光敏元件由于周围环境光强的变化而改变其电阻值。电阻值的变化转化为电压的变化，由单片机通过电压比较等方法进行处理，达到光强控制的目的。本设计主要介绍通过光敏电阻控制光强的方法。1.3电路总体方案设计本文的主要工作是研究和设计一个基于AT89S51的温度检测系统。温度测量系统可以实现实时温度测量、光强显示和显示。该系统包括硬件设计和软件设计。硬件设计包括单片机控制芯片、温度测量电路、温度显示电路和照度测试电路。软件设计部分包括相应的信号采集和处理程序等。实现实时温度测量、显示和光照强度指示。该系统的原理框图如图1所示。图1是原理框图2设计理念单片机的接口信号是数字信号。为了通过单片机获得温度或光照强度等非电信号信息，温度传感器必须用于温度测量，光敏电阻必须用于光照强度测量，以将温度信息和光照强度转换成电压或电流输出。如果转换后的电流或电压输出是模拟信号，则必须通过某种方式将其转换成数字信号，以满足单片机的要求。介绍了一种由DS18B20温度传感器和光敏电阻组成的温度测量和照明指示电路。2.1处理芯片AT89S51AT89S51是美国ATMEL公司生产的一款低功耗、高性能的CMOS8位微控制器。该芯片包含4k字节的系统可编程闪存只读程序存储器、128字节的内部随机存取存储器、32个输入/输出端口、看门狗、两个数据指针、两个16位定时/计数器、一个5矢量两级中断结构、一个全双工串行通信端口、一个片内振荡器和一个时钟电路。该设备由ATMEL的高密度、非易失性存储技术生产，并与标准8051指令系统和引脚兼容。它也可以用C语言编程。掉电模式保存随机存取存储器的内容，但振荡器停止工作，并禁止所有其他组件工作，直到下一次硬件复位。AT89S51能很好地完成设计要求的处理功能。AT89S51的引脚图如图2所示。图2 AT89S 51引脚图2.2温度传感器DS18B20本设计选用DS18B20温度传感器。DS18B20温度传感器是美国达拉斯半导体公司推出的数字单总线设备。它是一种改进的智能温度传感器，配有新一代自适应微处理器。DS18B20温度传感器可直接读取被测温度，9-12位温度读数可根据实际需要通过简单编程实现，无需模数转换模块。信息通过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从单片机到DS18B20只需一根信号线，大大提高了系统的抗干扰性能，适用于恶劣环境下的现场温度测量。此外，每个DS18B20都有一个唯一的序列号，存储在其内部的只读存储器中。单片机可以通过简单的协议识别这个序列号。DS18B20测量温度范围为-55-125，精度范围为-10-85。引脚图如图3所示。图3 DS18B20引脚图DS18B20有六个控制命令，如表3-2所示：表3-2 DS18B20控制命令说明合同代码喂温度换算44H启动DS18B20进行温度转换读取寄存器BEH读取寄存器的9字节内容写寄存器4EH将数据写入寄存器的第个和第个字节复制寄存器48H将临时存储器的第个和第个字节写入E2RAM重新调整E2RAMB8H将E2RAM中的字节写入寄存器读取电源模式B4H启动DS18B20向主处理器发送电源模式信号中央处理器对DS18B20的访问过程是：首先初始化DS18B20，然后执行只读存储器操作命令，最后操作存储器和数据。DS18B20操作的每一步都必须遵循严格的工作顺序和通信协议。如果主机控制DS18B20完成温度转换过程，根据DS18B20的通信协议，必须采取三个步骤：每次读写前复位DS18B20，复位成功后发送只读存储器命令，最后发送随机存取存储器命令，使DS18B20能够执行预定的操作。2.3光刻胶在这种设计中，选择了一种普通的双引脚光刻胶。在黑暗的环境中，它的抵抗力非常高。当暴露于光并且光辐射能量足够大时，光电导材料的禁带中的电子被能量大于禁带宽度Eg的光子激发，并且从穿过禁带的价带过渡到导带，使得导带中的电子和价带中的空穴增加而电阻率降低。