基于单片机的汽车水温表设计方案
2 汽车水温表简介
2.1汽车水温表概述
汽车水温表是用来指示汽车发动机冷却水的工作温度，并向司乘人员显示发动机工作水温是否工作正常。它由装在气缸盖上的温度传感器和转在仪表盘上的水温表组成。
2.2常见汽车水温表的工作原理
常见的汽车水温表有电热式、电磁式和蒸气压力是三类，它们与不同的感应器相配合，进行水温测定。 2.2.1电热式水温表工作原理
当汽车发动机水温升高使双金属片向离开固定触点的方向弯曲，使触点彼此接触的压力减弱；通过压力的减弱增加打开的时间，使通过加热线圈的电流平均值减小，水温表指针指向高温。水温降低时，触电压力增大，平均电流增大，水温表的双金属片弯曲怎大，指针指向低温。如图2-1所示；
图 2－1 电热式水温表
2.2.2电磁式水温表工作原理
电磁式水温表有两个铁芯式线圈，在线圈交叉位置上，装有小磁片、配重和指针等组
成的转子，传感器为温度系数热敏电阻。低温时，传感器热敏电阻阻值为1000Ω，此时，线圈L2和大电阻串联,通过的电流，大部分流入L1，在综合电场是指针停在刻度32℃处。当温度升高时，传感器受温度的影响，热敏电阻阻值变小（约为150Ω），L2所通过电流，L1相对减少，磁场的综合作用是指针向高温100℃刻度移动。如图2-2所示；
图 2－2 电磁式水温表
3.1.1蒸气压力式水温表工作原理
当水温表的感温包受热时，充灌在其中的介质（氯乙烷或乙醚等）受热蒸发（乙醚液体在大气压力下的沸点是34℃），蒸气压力通过毛细管进入弹簧管，压力迫使弹簧向外扩，弹簧管的自由端与连杆的一头销钉连接，连杆的另一端与扇形齿轮固定。传动机构中，扇形齿轮与中心齿轮啮合传动，并使装在中心齿轮轴上的指针在刻度盘上指出被测介质温度值。感温包液体体积受感温包与弹簧管相对位置影响。如图2-3所示；
图 2－3 蒸气压力式水温表
3水温表总体原理及设计
3.1硬件总体设计
设计并制作一个基于单片机的汽车水温表的电路，其结构框图如图2-1：
温度传感器 DS18B20 单片机AT89S51 数码管显示
图 3－1 系统结构框图
3.1.1硬件系统子模块
(1) 单片机最小系统电路部分 (2) 温度采集电路部分 (3) 数码管温度显示电路部分
3.2 软件总体设计
良好的设计方案可以减少软件设计的工作量，提高软件的通用性，扩展性和可读性。 本系统的设计方案和步骤如下：
(1) 根据需求按照系统的功能要求，逐级划分模块。
(2) 明确各模块之间的数据流传递关系，力求数据传递少，以增强各模块的独立性，便于软件编制和调试。
(3) 确定软件开发环境，选择设计语言，完成模块功能设计，并分别调试通过。 (4) 按照开发式软件设计结构，将各模块有机的结合起来，即成一个较完善的系统。
首先接通电源系统开始工作，系统开始工作后，通过温度传感器开始实时检测，调用显示子程序显示检测结果。
4 水温表硬件设
4.1单片机最小系统电路
因为89S52单片机部自带8K的ROM和256字节的RAM，因此不必构建单片机系统的扩展电路。如图3－1，单片机最小系统有复位电路和振荡器电路。值得注意的一点是单片机的31脚EA/VP必须接高电平，否则系统将不能运行。因为该脚不接时为低电平，单片机将直接读取外部程序存储器，而系统没有外部程序存储器，所以EA/VP必须接VCC。在按键两端并联一个电解电容，滤除交流干扰，增加系统抗干扰能力。 U21234567813121514C230PFC330PFVCC3119189C41710UF16P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRRXDTXDALE/PPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728AT89S52晶振112M2SW-PB(双)1123VCC图4－1 单片机最小系统图
4.2 数码管显示电路
（1）数码管显示说明
各个数码管的段码都是单片机的数据口输出，即各个数码管输入的段码都是一样的，为了使其分别显示不同的数字，可采用动态显示的方式，即先只让最低位显示0(含点)，经过一段延时，再只让次低位显示1，如此类推。由视觉暂留，只要我们的延时时间足够短，就能够使得数码的显示看起来非常的稳定清楚，过程如表3-1。
+VCCSW5R310K4 表4-1 数码管编码表
段码 08H abH 12H 22H a1H 24H 04H aaH 位码 01H 02H 04H 08H 10H 20H 40H 80H 显示器状态 □□□□□□□0 □□□□□□1□ □□□□□2□□ □□□□3□□□ □□□4□□□□ □□5□□□□□ □6□□□□□□ 7□□□□□□□ 本论文中使用了3个数码管，其中前两位使用动态扫描显示实测温度，在设置加热温度的时候，两个数码管是闪烁，以提示目前处在温度设置状态。第三位数码管静态显示符号“℃”。
4.3 温度采集电路 （1） DS18B20介绍
Dallas最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济。Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS18B20一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度围为 -55℃~+125℃，在-10℃~+85℃围,精度为±0.5℃。DS1822的精度较差为±2℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。其DS18B20的管脚配置和封装结构如图3-4所示。
基于单片机的汽车水温表设计方案
