【正文】 這是二者的主要區(qū)別。智能溫度傳感器具有以下三個顯著特點：第一，能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各微控制器(MCU)；第二，能以最簡方式構(gòu)成高性價比、多功能的智能化溫度測控系統(tǒng)；第三，它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。智能溫度控制器適配備種微控制器，構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng)：它們還可以脫離微控制器單獨工作，自行構(gòu)成一個溫控儀，既可以工作在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，亦可選擇單次轉(zhuǎn)換模式。l℃。MAXl298 和 MAXl299 具有兩種輸入方式：差分輸入或單端輸入。圖 11 MAX1298／1299 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部電路圖 智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢安徽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 進入 21 世紀之后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。℃，為實現(xiàn)精密測量溫度創(chuàng)造了有利條件。例如，DSl629 型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘(RTC)，使其功能更加完善。智能溫度傳感器都具有多種工作模式可供選擇，主要包括單次轉(zhuǎn)換模式、連續(xù)轉(zhuǎn)換模式、待機模式，有的還增加了低溫極限擴展模式，操作非常簡便。智能溫度控制器適配各種微控制器，構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng)：它們還可以脫離微控制器單獨工作，自行構(gòu)成一個溫控儀，既可以工作在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，亦可選擇單次轉(zhuǎn)換模式。上述溫度傳感器作為從機，可通過專用總線接口與主機進行通信，由于它們的總線接口符合標準化、規(guī)范化設(shè)計，使用戶操作起來更加簡便。∑—Δ 式 A/D 轉(zhuǎn)換器不僅能濾除量化噪聲，而且對外因元件的精度要求低；由于采用了數(shù)字反饋方式，因此比較器的失調(diào)電壓及零點漂移都不會影響溫度的轉(zhuǎn)換精度。若故障次數(shù)不滿足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的，故障計數(shù)器就復(fù)位而不會觸發(fā)中斷端。微處理器最高可承受的工作溫度規(guī)定為 TH ，臺式計算機一般為75℃，高檔筆記本電腦的專用 CPU 可達 100℃。為防止因人體靜電放電（ESD）而損壞芯片，一些智能溫度傳感器還增加了 ESD保護電路，一般可承受 1000 到 4000V 的靜電放電電壓。遠程傳感器引線可采用普通雙絞線或者帶屏蔽層的雙絞線。與此同時， “虛擬傳感器”的概念也被人們所接受，這種傳感器是基于計算機平臺并且完全通過軟件開發(fā)而成的。此外，專供開發(fā)虛擬傳感器產(chǎn)品的軟件工具也已經(jīng)面市了。數(shù)字傳感器首先將被測溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在傳送給微控制器作數(shù)據(jù)處理，最后將測量結(jié)果傳輸給網(wǎng)絡(luò)，以便實現(xiàn)各傳感器之間、傳感器與執(zhí)行器之間，傳感器與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換及資源共享。以滿足對溫度控制的需要。它把微控制器 051/805高精度數(shù)—模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器（DAC/ADC） ，閃速存儲器（Flash Memory） 、隨機存取存儲器（RAM）及通信電路等集成單一芯片上，可廣泛用于工業(yè)控制?；?DS18B20 的溫度報警器 8 第 2 章 設(shè)計概述 傳感器簡介由美國 Dallas 半導(dǎo)體公司（2022 年被 Maxim 收購）生產(chǎn)的 DS18B20 型單線智能溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設(shè)備中，例如多路溫度測控儀、中央空調(diào)、恒溫裝置等。以下為 DS18B20 的性能特點： 采用 Dallas 公司獨特的“單線（1Wire）總線”專有技術(shù)，通過串行通信接口（I/O）直接輸出被測溫度值。出廠前就作為 DS18B20 唯一的產(chǎn)品序號，存入其 ROM 中。，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。安徽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 21 DS18B20 引腳圖各引腳說明：DQ:數(shù)字信號輸入/輸出端（I/O 口） 。DS18B20 的內(nèi)部框圖如圖 22 所示。電源檢測電路用于判斷供電方式并輸出相應(yīng)的邏輯電平（“0”表示用寄生電源供電， “1”表示由外部電源供電） ，以便告訴暫存器能夠讀出數(shù)據(jù)和命令。該寄生電源由兩個顯著優(yōu)點：第一，檢測遠程溫度時無須本地電源；第二，在缺少正常電源時也能讀 ROM。主機和 DS18B20 所用的電源電壓，分別用 UCC 和 UDD表示，下同。低溫度系數(shù)振蕩器用于產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率 f0，高溫度系數(shù)振蕩器則相當于 T/f 轉(zhuǎn)換器，能將北側(cè)溫度 t 轉(zhuǎn)換成頻率信號 f。在計數(shù)門關(guān)閉之前若計數(shù)器已減至零，溫度寄存器匯總的數(shù)值就增加 ℃。斜率累加器能對振蕩器的非線性予以補償，提高測量準確度。R0、R1 是可編程溫度分辨力位。在芯片出廠時 R1 和 R0 均被配置為“1” ，即工作在 12 位模式下。DS18B20 工作在 12 位模式下溫度字節(jié)中的位定義見表 23，表中的第一行表示溫度的低字節(jié)，第二行表示溫度的高字節(jié)，S 表示符號位。高 5 位均為符號位，高 5 位“0”表示 t0℃，“1”表示 t0℃；低 11 位則以 ℃/LSB（最低有效位）的形式表示溫度值。數(shù)據(jù)先寫入 RAM，經(jīng)校驗后在傳給 EERAM。編碼格式如表 25。其中，數(shù)字位占 9 位，符號位也占一位，當3DS18B20 工作在 12 位分辨力時，溫度與數(shù)字輸出的對應(yīng)關(guān)系見表 24。當 DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令（44H）后，開始啟動轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式，存儲在便箋 RAM 的第 0，1 字節(jié)。表 22 利用 R0、R1 位來設(shè)定分辨力和最大轉(zhuǎn)換時間R1 R0 DS18B20 的工作模式/位 溫度分辨力/℃ 最大轉(zhuǎn)換時間 /ms0 0 9 0 1 10 1 0 11 3751 1 12 750由表可見，設(shè)定的分辨力愈高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就愈長。在便箋式 RAM 的第五分字節(jié)是CONFIG 寄存器，如下表 21表 21 CONFIG 寄存器MSB LSB0 R1 R0 1 1 1 1 1MSB 代表最高有效位，LSB 代表最低有效位。只要計數(shù)門仍未關(guān)閉，就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達到被測量溫度值。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定。主機依次發(fā)出操作指令，各片 DS18B20 即可在200~500ms 之內(nèi)完成溫度轉(zhuǎn)換。若使用外部電源 UDD，就通過 VD2 向器件供電，此時 VD1 截止。當 I/O 線為高電平時 VD1 導(dǎo)通，VD2 截止，除向 DS18B20供電外，還把部分電能儲存在 C 中。基于 DS18B20 的溫度報警器 10 圖 22 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖下面分別介紹各部分的工作原理。VDD：外接供電電源輸入端（在寄生電源接線時此腳應(yīng)接地） 。 DS18B20 的工作原理DS18B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，引腳排列如圖 21 所示。、下限并寫入隨機存儲器 RAM 中。零功耗待機 位分辨力時的溫度轉(zhuǎn)換時間是 750ms（最大） 。℃。DS18B20 的同類產(chǎn)品還有 DS1820，DS18S20 和 DS1822。 本設(shè)計的基本內(nèi)容及要實現(xiàn)的功能本設(shè)計使用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來采集溫度數(shù)據(jù)，并將采集到的溫度數(shù)據(jù)通過 DS18B20 所特有的“1Wire”一總線傳送至 AT89S52 單片機，利用 AT89S52 來對采集到的數(shù)據(jù)進行存儲、處理，并通過 LED 數(shù)碼管顯示。 研制單片測溫系統(tǒng)單片系統(tǒng)（System On Chip）是 21 世紀一項新科技產(chǎn)品，它是在芯片上集成一個系統(tǒng)或子系統(tǒng)，其集成度將高達 10 的八次方到十的九次方元件/片，這將給 IC 產(chǎn)業(yè)及IC 應(yīng)用帶來劃時代的進步。其中傳感器節(jié)點用來實現(xiàn)溫度測量并將數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器是包含數(shù)據(jù)傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口和處理單元的新一代智能傳感器。美國 B﹠K 公司最近已開發(fā)出一種基于軟件設(shè)置的 TEDS 型虛擬傳感器，其主要特點是每只傳感器都有唯一的產(chǎn)品序列號并且附帶一張軟盤，軟盤上存儲著對該傳感器進行標定的有關(guān)數(shù)據(jù)。安徽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 虛擬儀器（VI）是測量儀器、計算機和軟件這三者的有機結(jié)合。最新開發(fā)的智能溫度傳感器（例如 MAX665LM83）還增加了傳感器故障檢測功能，能自動檢測外部晶體管溫度傳感器（亦稱遠程傳感器）的開路或短路故障。此外，當溫度超過 CPU 的極限溫度時，嚴重超溫報警輸出端(T_CRIT_A)也能直接關(guān)斷主電源，并且該端還可以通過獨立的硬件關(guān)斷電源來切斷主電源，以防主電源控制失靈。LM76 型智能溫度傳感器增加了溫度窗口比較器，非常適合設(shè)計一個符合 ACPI(Advance Configuration and Power Interface，即“先進配置與電源接口”)規(guī)范的溫控系統(tǒng)。為了避免當溫控系統(tǒng)受到噪聲干擾時出現(xiàn)誤動作現(xiàn)象，在AD7416／7417/781LM75／7MAX6625／6626 等智能溫度傳感器芯片內(nèi)部，都設(shè)置一個可編程的“故障排隊(faultqueue)”計數(shù)器，專門用來設(shè)定允許被測溫度值超過溫度上、下限的次數(shù)。為了提高傳感器的抗干擾能力，新型智能溫度傳感器(例如TMP03／0 LM7LM83)。目前所采用的總線主要有單線(1—Wire)總線、I 2C 總線、SMBμs 和 SPI 總線。智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。DSl629 則在片內(nèi)集成了 32 字節(jié)的靜態(tài)存儲器(RAM)。以 AD7817 型 5 通道智能溫度傳感器為例，它對本地傳感器、每一路遠程傳感器的轉(zhuǎn)換時間分別僅為27μs、9μs。日前，國外己相繼推出多種高精度、高分辨率的智能溫度傳感器，所用的是 9 到 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，分辨率一般可達 到 ℃。當芯片溫度或遠程被測溫度超過最高允許溫度時，經(jīng)過串行接口可輸出溫度越限報警信號，再通過相應(yīng)的控制電路起到過熱保護作用。芯片中主要包括七部分；內(nèi)部溫度傳感器( 用于測量本地溫度)，遠程測溫通道(外接 2N3904 型 NPN 晶體管，利用其發(fā)射結(jié)來測量遠程溫度)，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)(即模擬輸入轉(zhuǎn)換器)，12 位 ADC，內(nèi)部基準電壓源，時鐘電路和 3 線串行接口電路。 內(nèi)含溫度傳感器的專用集成電路值得重視的是，目前配置有溫度傳感器的新型專用集成電路也己問世了。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)的結(jié)晶，它也是集成溫度傳感器領(lǐng)域中最具活力和發(fā)展前途的一種新產(chǎn)品。典型產(chǎn)品有 AD590、AD59TMP1LMl35 等。 模擬集成溫度傳感器集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成傳感器。此類傳感器通常要配溫度變送器，以獲得標準的模擬量(電壓或電流)輸出信號。在此我們用到的集成溫度傳感器。溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測量的。 集成溫度傳感器的介紹在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究過程中，溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。溫度檢測系統(tǒng)應(yīng)用十分廣闊。目前國內(nèi)外各大電氣公司，大的半導(dǎo)體廠商正在不斷的開發(fā)、使用單片機，使其無論在控制能力，減小體積，降低成本，還是開發(fā)環(huán)境的改善等方面，都得到空前迅速的發(fā)展。這條道路就是芯片化道路。本文討論基于數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來構(gòu)造的溫度報警系統(tǒng)，對 DS18B20 測得的溫度數(shù)據(jù)進行譯碼顯示，當溫度超出之前設(shè)定的溫度范圍時蜂鳴器發(fā)出響聲報警。糧倉、家具城、酒店、智能化大廈等對溫度有特定的需求的場合，溫度報警器就顯得尤為重要。 ...........................................................................................................20圖 28 AT89S52 40LEAD PDIP 引腳圖 ................................................................................20表 210 P1 口部分引腳的第二功能 ........................................................................................21表 211 P3 口部分引腳的第二功能 ........................................................................................21 DS18B20 與單片機的接口電路 .......................................................................................................22 7 段 LED 數(shù)碼管電路及原理 ...........................................................................................................22圖 29 LED 共陽接法 ..............................................................................................