基于恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-19 17:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+～+ V。 （4）測溫范圍為55 ～+125 ℃。在10～+85℃ ℃。 （5）通過編程可實現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式。 （6）用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。 （7）支持多點組網(wǎng)功能，通過識別芯片各自唯一的產(chǎn)品序列號從而實現(xiàn)單線多掛接，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的線上，簡化了分布式溫度檢測的應(yīng)用，實現(xiàn)多點測溫。 （8）負(fù)壓特性，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。（9）告警尋找命令可以識別和尋址那些溫度超出預(yù)設(shè)告警界限的器件?！尉€（1wire）技術(shù) 目前常用的微機(jī)和外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€有I2C總線、SPI總線等，其中，I2C總線采用同步串行兩線（一根時鐘線、一根數(shù)據(jù)線）方式，而SPI總線采用同步串行三線（一根時鐘線、一根輸入線和一根數(shù)據(jù)出線）方式。這兩種總線需要至少兩根或兩根以上的信號線。美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司推出了一項特有的單線（1wire）技術(shù)。該技術(shù)與上述總線不同，它采用單根信號線，即可傳輸時鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單線技術(shù)具有線路簡單、硬件開銷少、成本低廉、便于擴(kuò)展的優(yōu)點。單線技術(shù)適用于單主機(jī)系統(tǒng)，單主機(jī)能夠控制一個或多個從機(jī)設(shè)備。主機(jī)可以是微控制器，從機(jī)可以是單線器件，它們之間的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。主機(jī)或從機(jī)通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠釋放該線，而讓其他設(shè)備使用。單線通常要外接一個約5KΩ的上拉電阻，這樣，當(dāng)該線閑置時，其狀態(tài)為高電平。主機(jī)和從機(jī)之間的通信主要分3個步驟：初始化單線器件、識別單線器件和單線數(shù)據(jù)傳輸。由于只有一根線通信，所以它們必須是嚴(yán)格的主從結(jié)構(gòu)，只有主機(jī)呼叫從機(jī)時，從機(jī)才能應(yīng)答，主機(jī)訪問每個單線器件必須嚴(yán)格遵循單線命令序列，即遵守上述3個步驟的順序。如果命令序列混亂，單線器件將不會響應(yīng)主機(jī)。所有的單線器件都要遵循嚴(yán)格的協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。1wire協(xié)議由復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫0、寫讀0和讀1這幾種信號類型組成。這些信號中，除了應(yīng)答脈沖，其他均由主機(jī)發(fā)起，并且所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的地位在前?！S18B20的引腳及功能介紹DS18B20的外形及TO－92封裝引腳排列見左圖，其引腳功能描述見表1，實測溫度和數(shù)字輸出的對應(yīng)關(guān)系見表2.表1 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。表2 溫度值分辨率配置表溫度數(shù)字輸出（二進(jìn)制）數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）+125℃0000 0111 1101 000007D0H+85℃0000 0101 0101 00000550H+℃0000 0001 1001 00010191H+℃0000 0000 1010 001000A2h+℃0000 0000 0000 10000008H0℃0000 0000 0000 0000000H℃1111 1111 1111 0000FFF8H℃1111 1111 0101 1110FF5EH℃1111 1110 0110 1111FF6FH55℃1111 1100 1001 0000FC90H DS18B20的使用方法 由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89S51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。 由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。（1） DS18B20的復(fù)位時序，見圖3圖3 DS18B20的復(fù)位時序圖置總線為低電平并保持至少480us，然后拉高電平，等待從端重新拉低電平作為響應(yīng)，則總線復(fù)位完成。（2） DS18B20的讀時序，見圖4。圖4 DS18B20的讀時序圖對于DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。對于DS18B20的讀時隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。 （3） DS18B20的寫時序 ，見圖5。圖5 DS18B20的寫時序圖對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當(dāng)要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。 （4） DS18B20在電路中的連接，見圖6。1 wire總線支持一主多從式結(jié)構(gòu)，硬件上需外接上拉電阻。當(dāng)一方完成數(shù)據(jù)通信需要釋放總線時，只需將總線置高點平即可；若需要獲得總線進(jìn)行通信時則要監(jiān)視總線是否空閑，若空閑，則置低電平獲得總線控制權(quán)。圖6 DS18B20測溫電路 輸出控制電路MOC3041內(nèi)部帶有過零控制電路,MOC3041輸出端額定電壓為400V。加熱電路中采用MOC3041的目的有兩個:其一是實現(xiàn)強(qiáng)電與弱電的隔離。其二是實現(xiàn)雙向可控硅的過零觸發(fā),從而使流過雙向可控硅的電流波形為正弦波,減少諧波。電路連接如圖6所示，其在電路中的工作原理是單片機(jī)根據(jù)傳感器和設(shè)定開關(guān)輸入的控制指令，控制電器的電源通斷。Q
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