數(shù)字式溫度計的設計課程設計(編輯修改稿)
2025-07-24 10:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 溫度傳感器DS18B20DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20的性能特點如下：；，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；；，~；；；；（溫度報警條件）的器件；，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。 DS18B20采用3腳PR－35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結構框圖如圖23所示：I/OC64位ROM和單線接口高速緩存存儲器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置寄存器8位CRC發(fā)生器Vdd 圖23 DS18B20內(nèi)部結構64位ROM的結構開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報警上下限。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結構為8字節(jié)的存儲器。頭2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)ＴＨ和ＴＬ的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數(shù)值。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶要去改動，R1和R0決定溫度轉換的精度位數(shù)，來設置分辨率。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 DS18B20溫度傳感器與單片機的接口電路DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。DS18B20與單片機的接口電路如圖24圖24 DS18B20與單片機的接口電路當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10us。采用寄生電源供電方式時VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。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)位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(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作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機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。DS18B20的復位時序 圖25 DS18B20復位時序DS18B20的讀時序對于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。圖26 DS18B20讀時序DS18B20的寫時序對于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。圖27 DS18B20寫時序 顯示部分電路設計LED數(shù)碼管是一種常見的顯示數(shù)字量的元器件，其有兩種連接方式，即共陰極連接、共陽極連接。此次數(shù)字溫度計系統(tǒng)的顯示部分采用的是共陽極7段LED數(shù)碼管，其主要原因是不用上拉電阻，從而節(jié)省了電的使用。另外在焊接的過程中比較簡單，出現(xiàn)的誤差幾率較小。 圖28數(shù)碼管的原理圖以及電路連接圖74HC244內(nèi)部集成8路非門，由兩路使能信號控制。主要用于數(shù)碼管功率驅動。圖29 74HC244管腳圖74HC244芯片內(nèi)部共有兩個四位三態(tài)緩沖器，使用時可分別以1C和2G作為它們的選通工作信號。當1/OE和2/OE都為低電平時，輸出端Y和輸入端A狀態(tài)相同；當1/OE和2/OE都為高電平時，輸出呈高阻態(tài)，所以在使用芯片時一定要注意。 設計實物圖圖210 設計實物圖第3章 系統(tǒng)軟件部分設計系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。開始 主程序DS18B20初
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