如何使用PIC微控制器和LM35溫度傳感器制作數(shù)字溫度計(jì)

在本教程中，我們將使用 PIC 微控制器和 LM35 溫度傳感器制作數(shù)字溫度計(jì)。在本項(xiàng)目中，我們將使用 LM35 檢測溫度并將其顯示在 16x2 LCD 上。LM35 溫度傳感器準(zhǔn)確且成本低廉，無需任何外部校準(zhǔn)。輸出電壓與攝氏溫標(biāo)成正比，每°C變化10mV。

所需材料

圖片套件 3

LM35 溫度傳感器

16 * 2液晶顯示器

PIC16F877A 集成電路

40 - 引腳 IC 支架

性能板

20 MHz 晶體 OSC

內(nèi)螺紋和外螺紋伯格斯圖銷

33pf 電容器 - 2 個(gè)電容、100uf 和 10uf 電容。

680 歐姆、220 歐姆、10K 和 560 歐姆電阻器

電位器 10k

任何顏色的發(fā)光二極管

1 焊接套件

集成電路 7805

12V 適配器

連接線

面包板

LM35 溫度傳感器：

LM35 溫度傳感器具有零失調(diào)電壓，這意味著在 0°C 時(shí)輸出將為 0V。它可以處理的最大電壓為1.5V，這意味著它可以檢測150°C（1.5V / 10mV）的最高溫度。

我們已經(jīng)將LM35與許多其他微控制器一起使用來測量溫度：

正如我們已經(jīng)說過的，LM35 提供模擬輸出，因此首先我們需要使用 PIC 微控制器讀取該模擬值，然后我們將使用 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換）將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。因此，在進(jìn)一步討論之前，我們將學(xué)習(xí)PIC微控制器中的ADC。

PIC 微控制器 PIC16F877A 中的 ADC：

有許多類型的ADC可用，每種都有自己的速度和分辨率。最常見的ADC類型是閃存、逐次逼近和Σ-Δ。PIC16F877A中使用的ADC類型簡稱為逐次逼近型ADC或SAR。因此，在開始使用SAR ADC之前，讓我們先了解一下它。

逐次逼近型 ADC：SAR ADC在比較器和一些邏輯對話的幫助下工作。這種類型的ADC使用基準(zhǔn)電壓（可變的），并使用比較器將輸入電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并從最高有效位（MSB）中保存差值（數(shù)字輸出）。比較的速度取決于PIC運(yùn)行的時(shí)鐘頻率（Fosc）。

現(xiàn)在我們了解了ADC的一些基礎(chǔ)知識，讓我們打開數(shù)據(jù)手冊，了解如何在PIC16F877A MCU上使用ADC。我們使用的PIC具有10位8通道ADC。這意味著我們的ADC的輸出值將為0-1024（2^10），并且我們的MCU上有8個(gè)引腳（通道）可以讀取模擬電壓。值 1024 由 2^10 獲得，因?yàn)槲覀兊?ADC 是 10 位。數(shù)據(jù)表中提到了可以讀取模擬電壓的八個(gè)引腳。讓我們看看下面的圖片。

模擬通道 AN0 到 AN7 已為您突出顯示。只有這些引腳才能讀取模擬電壓。因此，在讀取輸入電壓之前，我們必須在代碼中指定必須使用哪個(gè)通道來讀取輸入電壓。在本教程中，我們將使用帶有電位計(jì)的通道4來讀取該通道的模擬電壓。

A/D 模塊有四個(gè)寄存器，必須配置為從輸入引腳讀取數(shù)據(jù)。這些寄存器是：

? A/D 結(jié)果高寄存器 （ADRESH）

? A/D 結(jié)果低寄存器 （ADRESL）

? A/D 控制寄存器 0 （ADCON0）

? 模數(shù)控制寄存器 1 （ADCON1）

代碼和說明

最后給出了使用LM35和PIC微控制器的數(shù)字溫度計(jì)的完整代碼。該代碼是用注釋行自我解釋的，只涉及將LCD與PIC微控制器連接的概念，以及在PIC微控制器中使用ADC模塊的概念，我們已經(jīng)在之前的PIC微控制器學(xué)習(xí)教程中介紹過。

在這里，我們僅顯示從LM35讀取模擬輸出電壓然后將其轉(zhuǎn)換為溫度值的計(jì)算。因此，這里我們將LM35的ADC值轉(zhuǎn)換為電壓，然后將電壓值轉(zhuǎn)換為溫度。因此，在獲得值后，我們將每個(gè)字符分開以顯示在LCD上。

adc = (ADC_Read(4)); // Reading ADC values

volt = adc*4.88281; // Convert it into the voltage

temp=volt/10.0; // Getting the temperature values

temp1 = temp*100;

c1 = (temp1/1000)%10;

c2 = (temp1/100)%10;

c3 = (temp1/10)%10;

c4 = (temp1/1)%10;

現(xiàn)在在下面的代碼中，設(shè)置LCD光標(biāo)，然后打印輸出值

Lcd_Clear();
Lcd_Set_Cursor(1,3);
Lcd_Print_String("Temperature");
Lcd_Set_Cursor(2,5);
Lcd_Print_Char(c1+'0');
Lcd_Print_Char(c2+'0');
Lcd_Print_String(".");
Lcd_Print_Char(c3+'0');
Lcd_Print_Char(c4+'0');
Lcd_Print_Char(0xDF);
Lcd_Print_String("C");
__delay_ms(3000);

數(shù)字溫度計(jì)的工作原理

將代碼上傳到PIC微控制器后，使用12v適配器為電路上電。LM35 溫度傳感器的模擬輸出被饋送到 PIC 控制器的模擬輸入通道。隨著溫度的升高，ADC值也會增加。該ADC值通過乘以4.88281進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電壓。然后將電壓值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的字符，以將其顯示到16 * 2 LCD中。

#define _XTAL_FREQ 20000000


#define RS RD2

#define EN RD3

#define D4 RD4

#define D5 RD5

#define D6 RD6

#define D7 RD7


#include


#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)

#pragma config PWRTE = ON // Power-up Timer Enable bit (PWRT enabled)

#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming)

#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)


void ADC_Initialize()

{

ADCON0 = 0b01000001; //ADC ON and Fosc/16 is selected

ADCON1 = 0b11000000; // Internal reference voltage is selected

}


unsigned int ADC_Read(unsigned char channel)

{

ADCON0 &= 0x11000101; //Clearing the Channel Selection Bits

ADCON0 |= channel<<3; //Setting the required Bits?

__delay_ms(2); //Acquisition time to charge hold capacitor

GO_nDONE = 1; //Initializes A/D Conversion

while(GO_nDONE); //Wait for A/D Conversion to complete

return ((ADRESH<<8)+ADRESL); //Returns Result?

}



//LCD Functions Developed by Circuit Digest.

void Lcd_SetBit(char data_bit) //Based on the Hex value Set the Bits of the Data Lines

{

if(data_bit& 1)

D4 = 1;

else

D4 = 0;


if(data_bit& 2)

D5 = 1;

else

D5 = 0;


if(data_bit& 4)

D6 = 1;

else

D6 = 0;


if(data_bit& 8)

D7 = 1;

else

D7 = 0;

}


void Lcd_Cmd(char a)

{

RS = 0;

Lcd_SetBit(a); //Incoming Hex value

EN = 1;

__delay_ms(4);

EN = 0;

}


Lcd_Clear()

{

Lcd_Cmd(0); //Clear the LCD

Lcd_Cmd(1); //Move the curser to first position

}


void Lcd_Set_Cursor(char a, char b)

{

char temp,z,y;

if(a== 1)

{

temp = 0x80 + b - 1; //80H is used to move the curser

z = temp>>4; //Lower 8-bits

y = temp & 0x0F; //Upper 8-bits

Lcd_Cmd(z); //Set Row

Lcd_Cmd(y); //Set Column

}

else if(a== 2)

{

temp = 0xC0 + b - 1;

z = temp>>4; //Lower 8-bits

y = temp & 0x0F; //Upper 8-bits

Lcd_Cmd(z); //Set Row

Lcd_Cmd(y); //Set Column

}

}


void Lcd_Start()

{

Lcd_SetBit(0x00);

for(int i=1065244; i<=0; i--) ?NOP(); ??

Lcd_Cmd(0x03);

__delay_ms(5);

Lcd_Cmd(0x03);

__delay_ms(11);

Lcd_Cmd(0x03);

Lcd_Cmd(0x02); //02H is used for Return home -> Clears the RAM and initializes the LCD

Lcd_Cmd(0x02); //02H is used for Return home -> Clears the RAM and initializes the LCD

Lcd_Cmd(0x08); //Select Row 1

Lcd_Cmd(0x00); //Clear Row 1 Display

Lcd_Cmd(0x0C); //Select Row 2

Lcd_Cmd(0x00); //Clear Row 2 Display

Lcd_Cmd(0x06);

}


void Lcd_Print_Char(char data) //Send 8-bits through 4-bit mode

{

char Lower_Nibble,Upper_Nibble;

Lower_Nibble = data&0x0F;

Upper_Nibble = data&0xF0;

RS = 1; // => RS = 1

Lcd_SetBit(Upper_Nibble>>4); //Send upper half by shifting by 4

EN = 1;

for(int i=2130483; i<=0; i--) ?NOP(); ?

EN = 0;

Lcd_SetBit(Lower_Nibble); //Send Lower half

EN = 1;

for(int i=2130483; i<=0; i--) ?NOP();?

EN = 0;

}


void Lcd_Print_String(char *a)

{

int i;

for(i=0;a[i]!='';i++)

Lcd_Print_Char(a[i]); //Split the string using pointers and call the Char function

}



int main()

{

float adc;

float volt, temp;

int c1, c2, c3, c4, temp1;

ADC_Initialize();


unsigned int a;

TRISD = 0x00;

Lcd_Start();

while(1)

{

adc = (ADC_Read(4)); // Reading ADC values

volt = adc*4.88281; // Convert it into the voltage

temp=volt/10.0; // Getting the temperature values

temp1 = temp*100;



c1 = (temp1/1000)%10;

c2 = (temp1/100)%10;

c3 = (temp1/10)%10;

c4 = (temp1/1)%10;



Lcd_Clear();

Lcd_Set_Cursor(1,3);

Lcd_Print_String("Temperature");

Lcd_Set_Cursor(2,5);

Lcd_Print_Char(c1+'0');

Lcd_Print_Char(c2+'0');

Lcd_Print_String(".");

Lcd_Print_Char(c3+'0');

Lcd_Print_Char(c4+'0');

Lcd_Print_Char(0xDF);

Lcd_Print_String("C");

__delay_ms(3000);

}

return 0;

}