基于AVR单片机的多点数字温度检测系统设计_葛治军

年第9期中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1009-2552(2005)09-0149-03信息技术基于AVR单片机的多点数字温度检测系统设计葛治军(兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室,兰州730070)摘要:温度检测系统已应用于很多的领域,在传统的温度检测系统中,一般选用的是模拟式温度传感器。当系统进行多点温度测量时,所用模拟温度传感器增多,使系统变得复杂。随着传感器技术的发展,出现数字式温度传感器,有效地解决了模拟式温度传感器外围电路复杂及抗干扰能力差的弊病,降低了对系统的要求。本系统采用ATmega128单片机和AD7416数字温度传感器能够快速有效地实现多点温度测量,且系统结构简单,当测控对象越多越显示其优越性。关键词:AD7416数字温度传感器;ATmega128单片机;IC总线;系统设计2DesignofmultipointdigitaltemperaturemeasuringsystembasedonAVRsingle-chipmicrocomputerGEZh-juni(KeyLaboratoryofOpto-electronicTechnologyandIntelligentControlMinistryofEducation,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou,730070,China)Abstract:Temperaturemeasuringsystemisappliedtomanyfields.Intraditionaltemperaturemeasuringsys-tem,commonlyanalogtemperaturesensorischoosed.Whensystemdetectsmultiplepointtemperatureandthenumberofanalogsensorisincreased,thesystemgetscomplex.Assensortechnologydevelops,digitaltempera-turesensorappears,itavailablysolvesperipheralcircuitcomplexityofanologtempraturesensorandfaintanti-jamming,andreducesrequestforsystem.ThesystemadoptsAtmega128singlingchipmicrocomputerandAD7416digitaltemperaturesensorandcanavailablyachievetemperaturemeasuring,furthermoreconstructionofsystemissimple.Whenthedetectedobjectismore,itsadvantagecanbedisplayed.Keywords:AD7416digitaltemperaturesensor;Atmega128singlechipmicrocomputer;ICbus;systemdesign20前言随着现代化信息技术的飞速发展和传统工业改号这一处理过程的多个环节集成在一片IC器件内部,实现了在测量点将温度值数字化,有效地解决了传统温度传感器外围电路复杂,抗干扰能力差的弊病,降低了对系统的要求。本系统采用ATmega128单片机和AD7416数字温度传感器能够快速有效地实现多点温度测量。造的逐步实现,,温度是生产过程中最普通的检测参数之一,因此温度检测系统已广泛应用于诸多的领域。在传统的温度测量系统中,一般选用的是模拟式温度传感器。常用的模拟式温度传感器共同特点是输出为模拟量,在测量电路中必须经过AP转换D才能成为计算机所能处理的数字量。当系统进行多点温度测量时,所用模拟温度传感器增多,单片机的转换与处理任务很重,对系统的可靠性要求会很苛刻,使系统变得复杂。随着传感器技术的发展,出现数字式温度传感器,它将非电模拟量转换到数字信1AD7416数字温度传感器芯片工作原理及特点测量温度范围为-55e到125e;IC总线接2收稿日期:2005-04-21作者简介:葛治军(1980-),男,兰州交通大学,光电技术与智能控制教育部重点实验室在读研究生。)149)[M].北京:电子工业出版社,2003.1.[5]SalimifardK,WrightMPetri.Net-basedModelingofWorkflowSys-tems:anOverview[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,2001.3.[6]EllisS,KeddaraK,RozenbergG.DynamicChangesWithinWorkflowSystems[R].In:ProceedingsoftheACMConferenceOrganizationalComputingSystems(COCS.95),1995.10.[7]DouWanchan,LiDong--bo,ZhangSh-qi.StudyofWorkflowOrien-tedBehaviorModelsofInteroperabilityAmongObjectsandInstances[J].ChineseJournalofComputers,2001.责任编辑:杨立民4结束语在应用软件开发中,强调的是需定义和需求分析,而用户的业务流程则是需求的焦点,在应用系统需求分析阶段,应抓住其主要矛盾。本文提出的面向业务流程的需求建模方法,则更适合于应用软件需求分析,并在应用软件开发实践中收到了较好的效果。口;有超温指示;工作电压2.7到5.5V,转换时间400us,封装小,每片AD7416的地址由A0,A1,A2决定,可由用户设置。地址格式为1001A2A1A0RPW允许从1001000至100111共8个地址中。OTI为超高温掉电输出引脚,AD7416的引脚图如图1所示。图3所示。图3系统结构图2.1硬件部分本系统采用ATmega128单片机和AD7416数字温度传感器等,ATmega128单片机是ATMEL公司出图1AD7416引脚图品的最新一代8位单片机,该单片机采用高性能的RISC内核,具有很低的功耗。该单片机的内核以时钟振荡器的振荡频率运行,而且绝大部分指令为单周期指令,因此该单片机具有非常高的指令执行速度,可达到接近1MIPSPMHz的性能,运行速度比绝大部分单片机都要高。AVR单片机片内集成了大容量的Flash作为程序存储器,可方便地进行改写。AVR单片机在片内集成了EEPROM存储器,可作为数据存储器,避免外接EEPROM存储器的不便。ATmega128单片机IP端口资源丰富,共有七个端O口,每个端口有八个引脚从其中一个端口选中三个引脚分别作为数据线,时钟线,地址码用线,其中三个引脚最多可以并联八个AD7416数字温度传感器,因此ATmega128单片机可以实现多点温度检测。系统工作时,每个从机(AD7416数字温度传感器)都有独立的地址码,在主机(ATmega128单片机)通过时钟线SCL发送时钟信号同时,主机也向数据线AD7416功能图如图2所示,有带温度传感器,10位AP转换器,温度寄存器,可设点比较器,故障D排队计数器等组成。传感器将温度转换成电压,再由转换器转换成10位数字量送温度寄存器。温度值寄存器是一个16位只读寄存器,它的高十位D15到D6由AP转换器以补码格式储存,低6位D5到DD0未用,小数点在D8到D7之间。图2AD7416功能图SDA发送由地址码和数据码组成的控制信号,地址码接通需要控制的从机,从机根据时钟线SCL上的时钟信号发出和接收数据线SDA的信号,也可以向时钟线SCL发出低电平信号以延长时钟信号周期。为提高系统的可靠性,该系统设计了由硬件与软件组成的/看门狗0和一个报警指示灯电路。硬件看门狗由MAX705及其外围电路组成,具有电源监控和复位功能。需要注意,当检测温度值超过规定范围时,OTI引脚输出,通过PD5引脚使主机进行中断服务并点亮报警指示灯。电路图如图4所示。2系统的总体设计系统主要由计算机,ATmega128单片机和2AD7416数字温度传感器等组成,通过IC总线将ATmega128单片机和AD7416数字温度传感器连接起来。本系统采用IC总线,使系统具有接口线少,抗干扰性强,控制方式简化,可增加硬件使用效率,同时提高工作电路的可靠性。IC总线是由数据线和时钟线构成的串行总线,在CPU与被控IC之间,IC与IC之间进行双向传送数据。系统结构框图如)150)22图5图4系统电路图程序流程图3结束语上述系统具有设计简单,抗干扰能力强,扩展方便,廉价和适用的特点。当测控对象越多,它的性价比高,维修方便等优越性就越显示出来,是一个具有广泛应用前景的温度检测网络。参考文献:[1]宋建国.AVR单片机原理及应用[M].北京:航天航空大学出版社,20001[2]石东海.单片机数据通信技术[M].西安:电子科技大学出版社,20021[3]李华.单片机实用接口技术[M].北京:航天航空大学出版社,19981责任编辑:杨立民2.2软件部分(1)初始化:主机通过信号线向AD7416芯片发送一个开始脉冲信号,所有的芯片都准备接受主机的地址访问命令。程序如图5所示。(2)主机发送地址访问命令:主机通过信号线,发送一个特定序列号编码。这时,信号线上所有相连AD7416都进行编码匹配,只有编码一致的AD7416芯片才被激活,可以接受主机访问命令。(3)地址访问命令:主机发送地址访问命令选定特定AD7416芯片后,被选中的芯片便可以接受主机访问命令。被选中AD7416芯片先进行初始化,初始化完毕则根据主机要求采集温度上传主机。(上接第103页)(2002年增值合订本)[M].北京:电子工业出版社,2003.1.[4]王征1项目模型及业务流程分析,程序员(2002年增值合订本)参考文献:[1][2]王春森1系统设计师[M].北京:清华大学出版社,2001.5.王家欣1谈应用软件开发与建摸方法,程序员(2002年增值合订本)[M].北京:电子工业出版社,2003.1.[3]高巍1企业应用软件开发中的建摸工具和建摸方法论,程序员)151)