數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告-文庫(kù)吧
2025-01-03 21:53 本頁(yè)面
【正文】 器，4. 2 溫度傳感器的選擇DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測(cè)量范圍為55～+125 攝氏度，可編程為9位～12 位轉(zhuǎn)換精度，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM 中，掉電后依然保存。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3 根或2 根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。. DS18B20的性能特點(diǎn)DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種集成溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接輸出二進(jìn)制溫敏信號(hào)，并通過(guò)串行輸出方式與單片機(jī)通信。DS18B20的性能特點(diǎn)如下:. V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；。. 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；.多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能。.不需要外部器件；.測(cè)溫范圍55～+125 攝氏度，在－10～+85攝氏度時(shí)精度為177。；.零待機(jī)功耗。.溫度以9～12位數(shù)字量讀出。.用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置。.報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度(溫度報(bào)警條件)的器件。. 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，只是不能正常工作。DS18B20雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高，連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題：1．較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格地保證讀寫程序，否則將無(wú)法讀取測(cè)量結(jié)果。在使用VC等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS18B20操作部分仍要采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò)50m時(shí)，讀取的測(cè)量數(shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤；當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通信距離進(jìn)一步加長(zhǎng)，這種情況主要有總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻摹Ｒ虼?，在使用DS18B20進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序?qū)⑦M(jìn)入死循環(huán)，這一點(diǎn)在進(jìn)行DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。. DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器、配置寄存器。DS18B20的管腳排列、DQ為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)被用作在寄生電源下，也可以向器件提供電源；GND為地信號(hào)；VDD為可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 DS18B20采用3腳PR35封裝。開(kāi)始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)。接著的48位是DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用單線進(jìn)行通信的原因。通過(guò)非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL的比較，DS18B20內(nèi)的報(bào)警位置對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。 64位ROM結(jié)構(gòu)框圖，圖中低溫度系數(shù)振蕩器的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)振蕩器隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸人。 DS18B20的測(cè)溫原理圖圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開(kāi)時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到。時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值將重新被裝人，并重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。如此循環(huán)，直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。另外 ，由 于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀/寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為:初始化DS18B20(發(fā)復(fù)位脈沖)—發(fā)ROM功能命令—發(fā)存儲(chǔ)器操作命令—處理數(shù)據(jù)。．顯示及報(bào)警模塊器件選擇在本設(shè)計(jì)測(cè)量范圍為0℃～＋125℃，精度為177?！?，因此只需要用液晶就可以完成相關(guān)的顯示功能，報(bào)警器可以用有源蜂鳴器配合三極管來(lái)代替。五、硬件設(shè)計(jì)電路，溫度計(jì)的控制器使用單片機(jī)AT89C2051，溫度傳感器使用DS18B20，用液晶實(shí)現(xiàn)溫度顯示。本溫度計(jì)大體分為三個(gè)工作過(guò)程。首先，由DS18B20溫度傳感器芯片測(cè)量當(dāng)前溫度，并將結(jié)果送入單片機(jī)。然后，通過(guò)AT89C2051單片機(jī)芯片對(duì)送來(lái)的測(cè)量溫度讀數(shù)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換，并將此結(jié)果送入液晶顯示模塊。最后，SMC1602A芯片將送來(lái)的值顯示與顯示屏上。其中，DS18B20溫度傳感器芯片采用“一線制”與單片機(jī)相連，它獨(dú)立完成溫度測(cè)量以及將溫度測(cè)量結(jié)果送到單片機(jī)工作。圖中有3個(gè)獨(dú)立式按鍵可以分別調(diào)整溫度的上下限報(bào)
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