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SPMC65P2404A在智能测温系统中的应用
文章来源:凌阳单片机推广中心  发布时间:2006-1-11 15:55:03

摘  要:本文简要介绍了温度传感器DS18B20的特点,分析了智能测温的应用,设计了以凌阳SPMC65P2404A单片机为核心的温度采集系统。

1.1   引言

  智能温度传感器(亦称数字温度传感器)产生于20世纪90年代。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前,国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(cpu)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的,其智能化程度也取决于软件的开发水平。


1.2   智能测温应用

1.2.1   智能测温在农业大棚温控系统中的应用

  温度的监视和控制可以说是在现在农业最常用的技术,目前农村几乎每家都有离房屋一定距离的室外育秧棚,但大部分使用的是普通温度计,且温度计智能放在育秧棚内,棚内有露水,不易看清温度,需多次来回察看,很不方便,稍微不注意,便会出现温度偏高,秧苗坏死的情况。随着现在信息技术的飞速发展和传统工业的逐步改造的实现,能够独立工作的温度检测、显示及报警系统,迫切需求于现代农业技术。

1.2.2   智能测温在化学工业上的应用

  在化工领域中,经常需要检测和控制反应釜中的液体的温度,使之能够稳定在一定的范围之内。只有这样才能得到可靠的试验数据或者得到合格的产品,这就要求系统对温度的检测,具有足够的精度和真实性,控制要有足够的精度,并且尽可能具有较低的成本,这样的产品才具有真实价值。本智能测温恰具有这样的优势,由于其可直接输出数字量,不需要A/D转换,与单片机接口容易,成为原来传统使用的热电偶、热电阻理想的替代品。

1.2.3   智能测温在粮库温度监测系统中的应用

  保证粮库中储藏粮食的安全,一个十分重要的条件就是要求粮食储藏温度保持在18℃ ~ 20℃之间。对于出现不正常升温,要求能够迅速的监测到,并且报警,使工作人员可以马上采取措施降温,如打开通排风设备等。本智能测温系统,可以程序设定9 ~ 12位的分辨率,测量温度范围为- 55℃ ~ + 125℃,在- 10℃ ~ + 85℃范围内,精度为± 0.5℃。DS18B20支持"一线总线"接口,用一根线对信号进行双向传输,具有接口简单,容易扩展等优点,适用于单主机、多从机构成的系统。DS18B20 测量的现场温度直接以"一线总线"的数字方式传输,提高了系统的抗干扰性,适合于各种恶劣环境的现场温度测量。粮库多点温度监测系统上位机采用PC 机,下位机由单片机和测温网络构成。温度监测系统能够对粮库的温度进行连续24 小时不间断的监控,超过设定温度的值立即进行声光报警。

1.2.4   智能测温在中央空调上的应用

  随着人们生活水平的提高,住房条件的改善,人们对空调的舒适性和空气品质的要求越来越高. 分体式空调已不能满足人们的要求,户式中央空调得到了迅猛的发展. 目前它的控制技术较多借鉴中央空调系统,靠设置机械温控开关来实现房间的恒温控制. 这种控制方法,一方面操作不便,另一方面因温度波动范围大,影响人的舒适感,而且会造成一定的能量损耗. 在我们设计的智能测温系统中,测量精度高,热惯性小,硬件连线简单,可靠性强。
另外,只能测温系统还可广泛应用于火灾报警系统、土木工程、煤矿等农业和工业的各个行业,应用前景非常广泛。

1.3   总体方案介绍

图1 智能测温原理图

显示部分:

另外,根据使用情况的不同,还可以加上声光报警以及与PC机通信部分。

1.4   芯片简介

  SPMC65P2404A属于8位通用单片机系列,为针对家用电器、工业控制应用设计的工业级芯片;并为其应用领域作了具有针对性的增强设计;如:抗干扰能力,增强的复位系统,该系列单片机最突出的优点在于抗干扰能力,广泛应用于家用电器、工业控制、仪器仪表、安防报警、计算机外围等领域。

芯片简介:
■SPMC65 CPU
-支持182条指令
-支持11种寻址方式
-系统时钟频率最高可达8MHz
-支持位操作指令(置1、清零、取反、测试)

■存储空间
-4K字节的程序空间(OTP),并且可设置保密功能。
-192字节的RAM(含堆栈空间)

■I/O端口
-23(28 Pin)/15(20 Pin)个具有复用功能的双向I/O端口
-可编程设置为带上拉/下拉电阻输入或者悬浮输入
-其中2个I/O 端口能提供20mA 的吸入电流

■中断管理
-外部中断选项:非屏蔽中断NMI或可屏蔽中断IRQ
-支持4个外部中断,其中的一个可设置为非屏蔽中断NMI
-12个内部中断

■复位管理
-上电复位(POR)
-低电压复位(LVR)
-看门狗复位(WDR)
-外部复位(ERST)
-非法地址复位(IAR)

■时钟管理
-3种时钟源:晶体/陶瓷振荡器、RC振荡器、外部时钟输入
-在RC振荡模式下,能够输出时钟信号

■电源管理
-2种省电模式:STOP模式、HALT模式

■2个外围模拟电路
-8通道10位精度的A/D转换器(100KHz)
-低电压复位(2.5V/4V)

■2通道8位定时/计数器(Timer0,Timer2)
-定时、计数功能
-捕获功能(8位脉宽测量)
-8位比较输出功能

■2通道16位定时/计数器(Timer1,Timer3)
-定时、计数功能
-捕获功能(8位脉宽/周期测量,或16位脉宽测量)
-16位比较输出功能
-12位PWM输出功能

■时基定时器
-频率选择:1KHz ~ 62.5KHz @8MHz

■蜂鸣器输出
-频率选择:1KHz ~ 2MHz @8MHz

■可编程看门狗定时器
-频率选择:1.5Hz ~ 195Hz @25KHz

1.5   DS18B20单线数字温度传感器

  由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小,接口方便,传输距离远等特点。
DS18B20的性能特点:
◆采用单总线专用技术,既可通过串行口线,也可通过其它I/O口线与微机接口,无须经过其它变换电路,直接输出被测温度值(9位二进制数,含符号位)
◆测温范围为-55℃ ~~~ +125℃,测量分辨率为0.0625℃,
◆内含64位经过激光修正的只读存储器ROM
◆适配各种单片机或系统机
◆用户可分别设定各路温度的上、下限
◆内含寄生电源。   
  DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。DS18B20的管脚排列如图2所示。

图2智能集成温度传感器

                            
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