【正文】 765NCNCNCVCCPR35封裝SOSI封裝 DS18B20封裝圖I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端(即單線總線)，它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。UDD是可供選用的外部電源端，不用時接地，GND為地，NC空腳。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)它主要包括7部分：寄生電源；溫度傳感器； 64位激光(loser)ROM與單線接口；高速暫存器，即便筏式RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)；TH觸發(fā)寄存器和TL觸發(fā)寄存器，分別用來存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值；(6)存儲和控制邏輯；8位循環(huán)冗余校驗碼(ORC)發(fā)生器。DS18B20的控制方法在硬件上，DS18B20與單片機的連接有兩種方法。一種是DS18B20的UDD接外部電源，GND接地，其I/O與單片機的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時DS18B20的UDD、GND接地，其I/O接單片機I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，DS18B20的I/O口線要接5K左右的上拉電阻。 采集原理圖DS18B20使用的注意事項DS18B20雖然具有系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際使用中也應(yīng)注意以下問題：(1)較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。(2)在DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題，在單總線上所掛DS18B20超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題。(3)連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的。(4)在DS18B20測溫程序設(shè)計中，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，一旦某個DS18B20接觸不好或斷線，當程序讀該DS18B20時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。 PT100簡介及原理鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器，由于其測量準確度高、測量范圍大、復現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等，被廣泛用于中溫(200℃～650℃)范圍的溫度測量中。 PT100是一種廣泛應(yīng)用的測溫元件，在50~600℃范圍內(nèi)具有其他任何溫度傳感器無可比擬的優(yōu)勢，包括精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等優(yōu)點。由于鉑電阻的阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將Pt電阻的電阻值和溫度對應(yīng)起來后存入EEPROM中，根據(jù)電路中實測的AD值以查表方式計算相應(yīng)溫度值。 本次設(shè)計中采用的是精度較高的PT100，常用的Pt電阻接法有三線制和兩線制，其中三線制接法的優(yōu)點是將PT100的兩側(cè)相等的的導線長度分別加在兩側(cè)的橋臂上，使得導線電阻得以消除。常用的采樣電路有兩種：一為橋式測溫電路，一為恒流源式測溫電路。原理圖如下。 三線制接法橋式測溫電路 兩線制接法橋式測溫電路 恒流源式測溫電路電路分析：橋式測溫電路橋式測溫的典型應(yīng)用電路如圖23和24所示（圖23和圖24均為橋式電路，分別畫出來是為了說明兩線制接法和三線制接法的區(qū)別)。在此我們采用的是三線制橋式接法。 測溫原理：，采用RRVRPt100構(gòu)成測量電橋（其中R1＝R2，VR2為100Ω精密電阻），當Pt100的電阻值和VR2的電阻值不相等時，電橋輸出一個mV級的壓差信號，這個壓差信號經(jīng)過運放LM324放大后輸出期望大小的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。差動放大電路中R3＝R R5＝R放大倍數(shù)＝R5/R3，運放采用單一5V供電。設(shè)計及調(diào)試注意點： (1) 同幅度調(diào)整R1和R2的電阻值可以改變電橋輸出的壓差大小； (2) 改變R5/R3的比值即可改變電壓信號的放大倍數(shù)，以便滿足設(shè)計者對溫度范圍的要求； (3) 放大電路接成負反饋方式；(4) VR2也可為電位器，調(diào)節(jié)電位器阻值大小可以改變溫度的零點設(shè)定，例如Pt100的零點溫度為0℃，即0℃時電阻為100Ω，溫度的零點就被設(shè)定在了25℃。測量電位器的阻值時須在沒有接入電路時調(diào)節(jié)，這是因為接入電路后測量的電阻值發(fā)生了改變； (5) 理論上，運放輸出的電壓為輸入壓差信號放大倍數(shù)，但實際在電路工作時測量輸出電壓與輸入壓差信號并非這樣的關(guān)系，壓差信號要比理論值小很多；(6) 電橋的正電源必須接穩(wěn)定的參考基準，因為如果直接VCC的話，當網(wǎng)壓波動造成VCC發(fā)生波動時，運放輸出的信號也會發(fā)生改變。 恒流源式測溫電路 測溫原理：，電流流過Pt100時在其上產(chǎn)生壓降，再通過運放U1B將該微弱壓降信號放大（圖中放大倍數(shù)為10），即輸出期望的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。 根據(jù)虛地概念“工作于線性范圍內(nèi)的理想運放的兩個輸入端同電位”，運放U1A的“+”和“”端電位V+＝V＝；假設(shè)運放U1A的輸出腳1對地電壓為Vo，根據(jù)虛斷概念，V和R1均不變，因此圖34虛線框內(nèi)的電路等效為一個恒流源流過一個Pt100電阻，電流大小為V /R1，Pt100上的壓降僅和其自身變化的電阻值有關(guān)。 設(shè)計及調(diào)試注意點： (1)電壓基準源可以采用TL431按圖23的電路產(chǎn)生可調(diào)的。 (2)等效恒流源輸出的電流不能太大，以不超過1mA為準，以免電流大使得Pt100電阻自身發(fā)熱造成測量溫度不準確。(3)運放采用單一5V供電，如果測量的溫度波動比較大，將運放的供電改為177。15V雙電源供電會有較大改善。 (4)電阻RR3的電阻值取得足夠大，以增大運放的U1B的輸入阻抗。 轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計 芯片的選擇題目所要求測量度精度為1℃，測溫的范圍應(yīng)該為室溫所要求的最高溫度和最低溫度，即0~100℃，這就決定了A/D轉(zhuǎn)換的最低分辨率不低于1/100，在此處用的A/D轉(zhuǎn)換器為TLC1549，它是美國德州儀器公司生產(chǎn)的10位、開關(guān)電容、逐次逼近型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。他采用CMOS工藝，具有2個數(shù)字輸入端和1個3態(tài)輸出端(芯片選擇、輸入輸出時鐘和數(shù)據(jù)輸出) ，提供了與主處理器串行端口的3 線接口。 管腳圖 芯片的特點芯片的特點10 位分辨率A /D轉(zhuǎn)換器的特點：具有內(nèi)在的采樣和保持；采用差分基準電壓高阻輸入；內(nèi)系統(tǒng)時鐘；按比例量程校準轉(zhuǎn)換范圍；總不可調(diào)整誤差達到177。1 L SBMax (418mV )。工作環(huán)境(1) 電源電壓范圍： ～ V(2) 輸入電壓范圍： ～VCC+ V(3) 輸出電壓范圍： ～VCC+ V(4) 正基準電壓：VCC+ V(5) 負基準電壓： V(6) 工作溫度范圍(自然通風) ：0～ 70 ℃(7) 峰值輸入電流(任何輸入端) ：177。20 mA(8) 峰值總輸入電流(所有輸入端) ：177。30 mA 存儲模塊設(shè)計 芯片的選擇AT24C02提供電可擦除的串行1024位存儲或可編程只讀存儲器(EEPROM)256字(8位/字)。特點為：(1)低壓和標準電壓運行模式； – (VCC = to )– (VCC = to )(2)內(nèi)建128x8存儲序列；(3)2線制串行接口；(4)雙向數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，100kHz(,) 400kHz(和5V) 兼容；(5)4字頁寫方式；(6)寫同步時鐘(最大10ms)，高可靠性；(7)不斷推進的芯片等級擴大了設(shè)備的可用溫度范圍。 芯片的工作原理。因為在這個I2C總線上只有一個器件，所以把AT24C02的地址設(shè)為000，即把A0、AA2都接地。數(shù)據(jù)通過SDA、SCL向AT24C02輸送數(shù)據(jù)。單片機首先向AT24C02發(fā)送寫信號，當確認后從單片機內(nèi)部的數(shù)據(jù)儲存單元提取數(shù)據(jù)然后向AT24C02的內(nèi)部地址傳送數(shù)據(jù)。當顯示溫度時，單片機首先向AT24C02發(fā)送讀信號，然后確認后，單片機從AT24C02內(nèi)部的地址向單片機的讀出單元字節(jié)讀出數(shù)據(jù)，供顯示所用。 數(shù)據(jù)存儲原理圖 單片機控制模塊單片機軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種控制看法和邏輯控制?？蓪崿F(xiàn)數(shù)碼顯示和鍵盤設(shè)定等多種功能。 控制電路原理圖此方案采用AT89S51單片機系統(tǒng)為核心來對溫度進行實時控制。AT89S51的極限參數(shù)：工作溫度55℃~125℃，存儲溫度65℃~150℃，~，，滿足整體電路設(shè)計的要求。