【文章內(nèi)容簡介】 困難的。對于固體表面溫度自動測量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對實測溫度進行相應的修正，最終可得到被測表面的真實溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，從而提高有效發(fā)射系數(shù)：式中ε為材料表面發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質(zhì)真實溫度的輻射測量，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計算求出與介質(zhì)達到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動測量和控制中就可以用此值對所測腔底溫度（即介質(zhì)溫度）進行修正而得到介質(zhì)的真實溫度。 非接觸測溫優(yōu)點：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對最高可測溫度原則上沒有限制。對于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術的發(fā)展，輻射測溫逐漸由可見光向紅外線擴展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。 DS18B20溫度傳感器DS18B20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，它能直接讀出北側溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下：①獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；②多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；③無須外部器件；④可通過數(shù)據(jù)線供電，~；⑤零待機功能；⑥溫度以9或12位數(shù)字量讀出；⑦用戶可定義的非易失性溫度報警設置；⑧報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；⑨負電壓特性，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。DS18B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝。 DS18B20內(nèi)部結構圖。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。非易失性溫度報警器觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。 64位ROM結構圖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)是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(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應精度的數(shù)值。低5位一直為1，TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶不要改動，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換得精度位數(shù)，即用來設置分辨率，定義方法見表1。 高速暫存RAM結構圖 配置寄存器表1 DS18B20分辨率的定義規(guī)定 由表1可見,DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長,而且設定的分辨率越高,在實際應用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權衡考慮.高速暫存RAM的第6,7,8字節(jié)保存未用,可用來檢驗數(shù)據(jù),從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性.當DS18B20接收溫度轉(zhuǎn)換命令后,讀數(shù)據(jù)時低位在先,高位在后,℃/. 溫度數(shù)據(jù)值格式當符號位S=0時,表示測得的溫度值為正值,可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制。當符號位S=1時,表示測得的溫度值為負值,要先將補碼轉(zhuǎn)換為原碼,. 表2 DS18B20溫度與測得值對應表DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后,就把測得的溫度值與RAM中的TH,TH或TTL,則將該器件內(nèi)的報警標志置位,可用多只DS18B20同時測量溫度并進行報警搜索.在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼(CRC).主機根據(jù)ROM的前56位來計算CRC值,并和存入DS18B20的CRC值作比較,以判斷主機收到ROM數(shù)據(jù)是否正確.,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖送給減法計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變,當計數(shù)門打開時,DS18B20就對低溫度系數(shù)震蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖計數(shù),每次測量前,首先將55℃所對應的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1,溫度寄存器中,減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在55℃所對應的一個基數(shù)值.減法計數(shù)器1所對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù),當減法計數(shù)器1的預置值減到0時,溫度寄存器的值將加1,減法計數(shù)器1的預置值將被重新裝入,減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù),如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時,停止溫度寄存器值的累加,其輸出用于減法計數(shù)器的預置值,只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程,直到溫度寄存器值達到被預測值.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,:初始化DS18B20→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù). DS18B20測溫原理圖㈣ DS18B20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,為為保證有效DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流,總線上必須有強的上拉,，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。本章主要對溫度傳感器有了更深刻的了解。對溫度傳感器的工作原理和各溫度傳感器的分類以及工作原理，適用范圍有了進一步了解。并對即將進行的基于DS18B20數(shù)字溫度測量儀中DS18B20的工作原理及其特性有了一個初步的認識和了解，對DS18B20的工作狀態(tài)的劃分和基本構成電路有了進一步的了解。對下一章硬件電路設計部分是一個重要的補充和鋪墊。3 硬件電路的設計 系統(tǒng)電路的設計本設計由DS18B20溫度傳感器芯片測量當前的溫度并將轉(zhuǎn)換后的結果送入單片機。然后通過A89S51單片機驅(qū)動兩位共陽極7段LED數(shù)碼管顯示測量溫度值。如附錄中本設計硬件電路圖所示，本電路主要有DS18B20溫度傳感器芯片，兩位共陽極數(shù)碼管，AT89S51單片機及相應外圍電路組成。其中DS18B20采用“一線制”與單片機相連。按照系統(tǒng)設計功能的要求，確定系統(tǒng)由3個模塊組成：。 數(shù)字溫度計電路結構框圖溫度計電路設計原理圖如圖2所示，控制器使用單片機AT89C51，溫度傳感器使用DS18B20，用4位公陽LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描法實現(xiàn)溫度顯示。該系統(tǒng)采用的是美國DALLAS公司的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為溫度傳感器,ATMEL公司的單片機AT89S52作為處理器,配以四位共陽數(shù)碼管整個系統(tǒng)力求結構緊湊,功能完善。系統(tǒng)工作原理如下:。經(jīng)單片機處理后顯示溫度值。所示。　基于DS18B20的單總線數(shù)字溫度計電路原理圖 AT89S51介紹AT89S51 是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存