温度测量与控制:掌握C51单片机温度传感器与编程,打造智能温控系统
发布时间: 2024-07-08 07:23:25 阅读量: 55 订阅数: 25 ![](https://csdnimg.cn/release/wenkucmsfe/public/img/col_vip.0fdee7e1.png)
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# 1. 温度测量与控制基础**
温度测量与控制在工业自动化、环境监测和日常生活等领域有着广泛的应用。本章将介绍温度测量的基本原理、常见的温度传感器类型以及温度控制的基本概念。
**1.1 温度测量原理**
温度测量是基于物质的物理性质随温度变化的原理。常见的温度测量方法包括:
* **热电效应:**不同金属接触时,温度差会在接触点产生电压。
* **电阻效应:**导体的电阻随温度变化。
* **热敏电阻效应:**热敏电阻的电阻随温度呈非线性变化。
* **热电偶效应:**不同金属丝连接时,温度差会在连接点产生电压。
**1.2 温度传感器类型**
根据测量原理的不同,温度传感器可分为:
* **接触式温度传感器:**与被测物体直接接触,如热电偶、热敏电阻。
* **非接触式温度传感器:**通过辐射或对流方式测量温度,如红外温度计、热像仪。
# 2. C51单片机温度传感器
### 2.1 温度传感器的原理与类型
温度传感器是一种将温度信号转换为电信号的器件。根据其工作原理,温度传感器可分为以下两类:
- **数字温度传感器:**直接输出数字信号,无需额外的模数转换电路。常见的数字温度传感器包括:
- DS18B20:采用单总线通信协议,精度高,功耗低。
- TMP102:采用I²C通信协议,体积小,响应速度快。
- **模拟温度传感器:**输出模拟电压或电流信号,需要通过模数转换电路转换为数字信号。常见的模拟温度传感器包括:
- LM35:输出电压与温度成正比,精度高,线性度好。
- AD590:输出电流与温度成正比,精度高,响应速度快。
### 2.2 C51单片机温度传感器接口电路
#### 2.2.1 数字温度传感器
数字温度传感器与C51单片机连接时,通常采用单总线或I²C通信协议。
- **单总线通信:**
- 接线:DS18B20的数据线连接到单片机的P0口。
- 通信:单片机通过发送启动信号、地址信号和数据信号,控制DS18B20进行通信。
- **I²C通信:**
- 接线:TMP102的数据线连接到单片机的SDA口,时钟线连接到SCL口。
- 通信:单片机通过发送起始信号、地址信号和数据信号,控制TMP102进行通信。
#### 2.2.2 模拟温度传感器
模拟温度传感器与C51单片机连接时,需要通过模数转换电路将模拟信号转换为数字信号。
- **模数转换电路:**
- ADC0808:8位模数转换器,精度为8位,转换时间为13μs。
- ADC0809:10位模数转换器,精度为10位,转换时间为100μs。
- **连接方式:**
- 模拟温度传感器的输出端连接到ADC的输入端。
- ADC的输出端连接到单片机的P0口。
### 代码示例
**2.2.1 数字温度传感器(DS18B20)**
```c
#include <reg51.h>
void main() {
// 初始化单总线
P0 = 0xFF; // 设置P0口为高阻态
P0 = 0xCC; // 发送启动信号
P0 = 0x44; // 发送地址信号(DS18B20地址为0x44)
// 发送读温度命令
P0 = 0xBE; // 发送读温度命令
// 等待温度数据准备好
while (P0 != 0xFF); // 等待P0口为高阻态
// 读取温度数据
unsigned char temp_h = P0; // 读取温度高字节
unsigned char temp_l = P0; // 读取温度低字节
// 计算温度值
float temp = (temp_h << 8) | temp_l; // 将高低字节合并为温度值
temp
```
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