Proteus軟件調(diào)試實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式指針溫度計

　　本文主要敘述利用Proteus軟件實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式指針溫度計的一種調(diào)試方法，采用MCS51單片機(jī)作為指針溫度計的數(shù)字信號處理器，其中，溫度采集傳感器選用Dallas公司的Ds1820單總線式數(shù)字溫度傳感器，該溫度計的溫度值通過四個數(shù)碼管顯示，同時還可以通過刻盤指針指示。

　　硬件設(shè)計

　　硬件設(shè)計包括溫度采集模塊、單片系統(tǒng)及溫度顯示模塊等模塊，其中，刻度盤上指針的控制是設(shè)計中的一個重點(diǎn)。在設(shè)計數(shù)字電路的角位移控制時，一般選用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，選用步進(jìn)電機(jī)時，其步進(jìn)角固定，同時，對于角位移的控制，會產(chǎn)生控制角度的動作位置不夠精確的問題;選用伺服電機(jī)也就是舵機(jī)時，其控制原理是通過MCS51單片機(jī)產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)信號的占空比來改變舵機(jī)搖臂旋轉(zhuǎn)的位置，以達(dá)到控制伺服電機(jī)的目的，最后在刻度盤上指示溫度值。

　　系統(tǒng)硬件電路原理圖如圖1所示。

　　1.舵機(jī)的工作原理

　　系統(tǒng)中指針的驅(qū)動由舵機(jī)實(shí)現(xiàn)，為使指針在刻度盤上的初始指示精確，文中采用4個獨(dú)立按鍵實(shí)現(xiàn)指針刻盤上的粗、微調(diào)節(jié)。

　　舵機(jī)是一個簡單的閉環(huán)系統(tǒng)，其內(nèi)部硬件電路、微型電機(jī)及減速器封裝在一個部件內(nèi)，實(shí)物圖如圖2所

示，輸出軸可在一90°～90°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)到任意角度。

　　舵機(jī)包含控制信號線、電源線和地線3根引線，其反饋元件為一個與輸出軸同軸的精密電位器，通過電位器的反饋信號得到舵機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)動的位置，然后將相應(yīng)的電壓值反饋回控制芯片，最后將反饋的輸出軸位置與控制引線設(shè)定的位置進(jìn)行比較，得到輸出軸位置的偏差，從而驅(qū)動微型電機(jī)轉(zhuǎn)動，使輸出軸轉(zhuǎn)到預(yù)定控制的角度。

　　舵機(jī)的控制信號為一列PWM波，周期為18～20ms，舵機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)動的角度位置與PWM信號占空比呈線性關(guān)系，當(dāng)控制信號的高電平寬度為0.5ms時，舵機(jī)輸出軸位置為-90°;當(dāng)信號高電平寬度為2.5ms時，輸出軸位置為+90°。

　　軟件設(shè)計

　　單片機(jī)軟件的設(shè)計包括DSl820的讀寫、模擬PWM輸出、單片機(jī)溫度取值、按鍵掃描、數(shù)碼管顯示等程序設(shè)計。

　　1.DS1820的讀寫

　　DS1820采用單總線協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，在進(jìn)行DS1820讀寫操作前應(yīng)先對DS1820進(jìn)行復(fù)位，同時，必須嚴(yán)格遵守DS1820的讀寫時序，盡量精簡中斷程序，以減少對DS1820的讀寫時序的影響，提高溫度采集的準(zhǔn)確性。

　　DS1820讀、寫子程序如下：

　　2.PWM的輸出

　　利用MCS51單片機(jī)的定時器中斷產(chǎn)生PWM信號，TO每產(chǎn)生一次中斷，PWM輸出邏輯電平翻轉(zhuǎn)一次，PWM控制信號的輸出周期為20ms。