【文章內容簡介】 感器是整個控制系統(tǒng)獲取被控對象特征的重要部件，它的特性直接影響系統(tǒng)的精度，數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 是最新的“一線器件” . 它具有體積小、適用電壓寬、經濟，實用、線性度很好，精度較高、且其本身已經進行了校正，使用時不需再進行調整等特點。 本系統(tǒng)采 用 DS18B20 作為溫度傳感器，采集的數(shù)據直接送到單片機中。 現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性 . 適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。溫度測量范圍為－ 55℃～＋ 125℃，可編程為 9 位～ 12 位 A/D 轉換精度，測溫分辨率可達 ℃，被測溫度用符號擴展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出 。其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生 。 多個 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。以上特點使 DS18B20 非常適用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。 性能價格比也非常出色！ 因此選擇 18B20 作為本電路的溫度傳感器。 DS18B20 的接法如圖 所示。 8 DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端。 圖 DS18B20 的使用接線圖 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 簡介新的 “一線器件 ”體積更小、適用電壓更寬、更經濟 Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一線總線 ”接口的溫 度傳感器。一線總線獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。 DS18B DS1822 “一線總線 ”數(shù)字化溫度傳感器 同 DS1820 一樣， DS18B20 也 支持 “一線總線 ”接口，測量溫度范圍為 55176。C~+125176。C，在 10~+85176。C 范圍內 ,精度為 177。176。C。 DS1822 的精度較差為 177。 2176。C ?，F(xiàn)場溫度直接以 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產品等。與前一代產品不 同，新的產品支持 3V~，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。而且新一代產品更便宜，體積更小。 DS18B DS1822 的特性 DS18B20 可以程序設定 9~12位的分辨率，精度為 177。176。C。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 DS18B20 的性能是新一代產品中最好的！性能價格比也非常出色！ DS1822 與 DS18B20 軟件兼容，是 DS18B20的簡化版本。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的 EEPROM，精度降低 為 177。2176。C，適用于對性能要求不高，成本控制嚴格的應用，是經濟型產品。 繼 “一線總線 ”的早期產品后， DS1820 開辟了溫度傳感器技術的新概念。 DS18B20 和 DS1822 使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構建適合自己的經濟的測溫系統(tǒng)。 DS18B20 內部結構主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的管腳排列如下 : 9 圖 DS18B20 的管腳排列圖 DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸 入端（在寄生電源接線方式時接地）。光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產品類型標號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉化為例 :用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以℃ /LSB 形式表達，其中 S 為符號位。 12 位轉化后得到的 12 位數(shù)據 L S Byt eM S Byt e2 3 2 2 2 1 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4b i t7 b i t6 b i t5 b i t4 b i t3 b i t2 b i t1 b i t0S S S S 2 6 2 42 5Sb i t15 b i t14 b i t13 b i t12 b i t11 b i t10 b i t9 b i t8 這是 12 位轉化后得到的 12 位數(shù)據，存儲在 18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。例如 +125℃的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃的數(shù)字輸出為 0191H，℃的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃的數(shù)字輸出為 FC90H。 10 GNDVCCDDS18B20VCCR ΩAT89S52 溫度檢測控制電路圖 電爐功率控制 采用對電爐兩端的電壓進行通斷的方法 ,用單片機產生 PWM 波以實現(xiàn)對水加熱功率進行控制 ,不同的占空比對應不同的功率 ,具體控制中占空比的實時值是根據模糊控制規(guī)則自動調節(jié)。 (1) 弱電控制強電 : 用固態(tài)繼電器 ,其電路圖如圖 所示。 圖 固態(tài)繼電器電路圖 (3)加熱器的功率控制接口 由于要用 AT89S52 控制高壓和大電流的負載工作，顯然不能將負載直接接到單片機的 11 I/O 線上，必須經過單片機的功率接口來驅動 . 單片機輸出的控制信號為占空比可 變的脈沖信號，該信號控制繼電器和可控硅的導通時間，以此來控制控制加熱器的功率 .加熱器的功率控制電路如圖 所示 圖 加熱器的功率控制電路 3 輸出通道設計 模擬量輸出通道的任務 把計算機處理后的數(shù)字量信號轉換成模擬量電壓或電流信號，去驅動相應的執(zhí)行器，從而達到控制的目的模擬量輸出通道 (稱為 D/A 通道或 AO通道 )構成 一般是由接口電路、數(shù) /模轉換器 (簡稱 D/A 或 DAC)和電壓 /電流變換器等，模擬量輸出通道基本構成 多 D/A結構和共享 D/A 結構。 12 D/A 轉換器工作原理 現(xiàn)以 4 位 D/A 轉換器為例說明其工作原理，如圖 22 所示。 假設 D D D D0全為 1，則 BS BS BS BS0 全部與 “ 1” 端相連。根據電流定律，有： RVRVI 4R E F3R E F3 222 ??? RVII 4RE F232 222 ??? RVII 4RE F121 222 ??? RVII 4RE F010 222 ??? 由于開關 BS3 ~ BS0 的狀態(tài)是受要轉換的二進制數(shù) D D D D0 控制的，并不一定全是 “ 1” 。因此， 可以得到通式： 00112233O U T IDIDIDIDI ???????? RVDDDDI 4R E F00112233O U T 2)2222( ????????? 考慮到放大器反相端為虛地，故： OUTRfb II ?? 選取 Rfb = R ，可以得到： 4R E F00112233RFO U T 2)2222( VDDDDRIV f ???????????? 對于 n 位 D/A 轉換器，它的輸出電壓 VOUT 與輸入二進制數(shù) B( Dn1~ D0) 的關系式可寫成： nnnnn VDDDDV 2)2222( R E F00112211O U T ?????????????? ???? nVB 2REF??? 輸出電壓除了與輸入的二進制數(shù)有關 ，還與運算放大器的反饋電阻 Rfb 以及基準電壓VREF 有關。 13 D/A 轉換器的性能指標 D/A 轉換器性能指標是衡量芯片質量的重要參數(shù)，也是選用 D/A 芯片型號的依據。主要性能指標有： （ 1）分辨率 （ 2）轉換精度 （ 3）偏移量誤差 （ 4）穩(wěn)定時間 分辨率 是指 D/A 轉換器能分辨的最小輸出模擬增量，即當輸入數(shù)字發(fā)生單位數(shù)碼變化時所對應輸出模擬量的變化量，它取決于能轉換的二進制位數(shù)，數(shù)字量位數(shù)越多，分辨率也就越高 。其分辨率與二進制位數(shù) n呈下列關系： 分 辨率 = 滿刻度值 /（ 2n1） =VREF / 2n 轉換精度 是指轉換后所得的實際值和理論值的接近程度。它和分辨率是兩個不同的概念。例如，滿量程時的理論輸出值為 10V，實際輸出值是在 ~ 之間，其轉換精度