【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 特性類(lèi)似于齊納穩(wěn)壓管。該設(shè)備的靈敏度為10 MV/ K系列，具有小于1Ω的動(dòng)態(tài)阻抗，工作電流范圍從400微安到5 毫安，精度為1℃，溫度范圍LM135：55℃?+150℃，LM235的溫度范圍為40℃?+125℃，LM335是40℃?+100℃。封裝形式有46，TO92， SO8等幾種形式。該設(shè)備廣泛應(yīng)用于實(shí)際的溫度、濕度測(cè)量和溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。AD590是美國(guó)模擬器件公司推出的一種電流輸出型溫度傳感器，電源供應(yīng)電壓范圍為3?30 V，能夠承受的正向電壓為44 V，反向電壓為20V，溫度測(cè)量范圍為 55℃?+150℃，輸出電流223微安至423微安， 輸出電流每有1微安的變化即等于溫度變化1℃，℃，響應(yīng)時(shí)間僅為20mW，重復(fù)性誤差低至+/ ℃，耗電約2mW，輸出電流信號(hào)的傳輸距離可以達(dá)到1公里以上，作為一種高阻抗電流源，其電阻可高達(dá)20 MΩ，因此它不考慮選擇開(kāi)關(guān)或CMOS多路復(fù)用器引入的阻力引起的附加誤差，適用于長(zhǎng)距離的多點(diǎn)溫度測(cè)量和溫度測(cè)量控制。數(shù)字式溫度傳感器（1） 原理：將敏感元件、A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲(chǔ)器等集成在一個(gè)芯片上，直接輸出反應(yīng)被測(cè)溫度的數(shù)字信號(hào)，使用方便，但響應(yīng)速度較慢（100ms數(shù)量級(jí)）。（2） 實(shí)例：DS18B20是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的世界上第一片支持“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口的數(shù)字式溫度傳感器，供電電壓范圍為3～，測(cè)溫范圍為55℃～+125℃，可編程的9～12位分辨率，℃、℃、℃℃，出廠(chǎng)設(shè)置默認(rèn)為12位，在12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字。第四類(lèi)、非接觸式溫度傳感器常用紅外溫度傳感器比較：傳感器型號(hào)測(cè)溫范圍典型應(yīng)用OTP538F2S40～+500℃醫(yī)學(xué)（耳溫機(jī)），家庭設(shè)施（吹風(fēng)機(jī)等）TS105120～100℃（精確度： 177。 %/K）紅外測(cè)溫儀，非接觸溫度測(cè)量，移動(dòng)物體溫度測(cè)量TS105220～100℃溫度計(jì)，微波爐，室內(nèi)空調(diào)，高溫計(jì)，汽車(chē)環(huán)境控制TS1181跟處理電路相關(guān)（普通20～300℃）無(wú)接觸溫度測(cè)量，移動(dòng)物體溫度測(cè)量，溫度控制，火災(zāi)報(bào)警TS1183跟處理電路相關(guān)（普通20～300℃）無(wú)接觸溫度測(cè)量，溫度控制，火災(zāi)報(bào)警，氣候控制系統(tǒng)TSEV010～300℃（精確度：℃）家庭，醫(yī)療，汽車(chē)，安全，工業(yè)綜上比較,結(jié)合本設(shè)計(jì)多點(diǎn)溫度采集的思想,決定采用DSl8B2O溫度傳感器,充分利用其單總線(xiàn)的特點(diǎn),在一條測(cè)量總線(xiàn)上可以連接多個(gè)傳感器,節(jié)省1/0口,便于擴(kuò)展和控制。 DS18B20溫度傳感器的介紹DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS18B20之后最新推出的一種數(shù)字化單總線(xiàn)器件，屬于新一代適配微處理器的改進(jìn)型智能溫度傳感器；與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9—12位數(shù)字值讀數(shù)方式；，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線(xiàn)(單線(xiàn)接口)讀寫(xiě)，溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線(xiàn)，總線(xiàn)本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源；因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高；同時(shí)其“一線(xiàn)總線(xiàn)”獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶(hù)可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入了全新的概念。DS18B20“一線(xiàn)總線(xiàn)”數(shù)字化溫度傳感器支持“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口，測(cè)量溫度范圍為55℃—+125℃，在10—+85℃范圍內(nèi)，℃；現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線(xiàn)總線(xiàn)”的數(shù)字方式傳輸，用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。因此，數(shù)字化單總線(xiàn)器件DS18B20適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品等；它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820都有了很大的改進(jìn)，給用戶(hù)帶來(lái)了更方便和更令人滿(mǎn)意的效果；可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中?！?】 DS18B20溫度傳感器的性能特點(diǎn)具有獨(dú)特的單線(xiàn)驅(qū)動(dòng)方式：DS18B20與外部系統(tǒng)芯片連接時(shí)僅需要一條線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)18B20和外部芯片的雙向數(shù)據(jù)傳輸。 不需要添加任何外部元器件就可以直接使用。 單數(shù)據(jù)通信訊線(xiàn)同時(shí)可以為傳感器供電，供電電壓范圍：+—+。 測(cè)溫范圍：55—+125℃?！?。當(dāng)被測(cè)溫度范圍在10℃—+85℃時(shí)，℃，在全量程55—+125℃范圍內(nèi)，測(cè)量誤差也不超過(guò)2℃。 通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)9—12位的數(shù)字讀數(shù)方式。 可以自行設(shè)定歸于量程內(nèi)的數(shù)值用于上下限的報(bào)警。 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)在同一條總線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步測(cè)溫，且互不干擾。負(fù)壓特性，具有過(guò)電和負(fù)壓保護(hù)功能。當(dāng)電源電壓的極性反接時(shí)，能保護(hù)DS18B20不會(huì)因過(guò)熱而燒毀。但電源反接狀態(tài)下傳感器無(wú)法進(jìn)入工作狀態(tài)。DS18B20的轉(zhuǎn)換速率比較高。 適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)。 1內(nèi)含64位的只讀存儲(chǔ)ROM，其中8位是出廠(chǎng)時(shí)設(shè)置的產(chǎn)品唯一序列號(hào)， 另8位為循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，剩余48位為讀碼序號(hào)。 溫度傳感器的電路設(shè)計(jì)由于DS18B20的復(fù)位是由外部的電路實(shí)現(xiàn)，因此本系統(tǒng)采用最簡(jiǎn)單的外部復(fù)位電路。 DS18B20管腳定義在硬件連接上，DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種模式，一類(lèi)是3號(hào)管腳（VCC）接外部供電，1號(hào)管腳（GND）接地，2號(hào)管腳（I/O）與單片機(jī)的I/O相連接。另一類(lèi)是自身電源供電，3管腳均接地，由2管腳同時(shí)負(fù)載電源傳輸和I/O交換。不論采用何種方式，I/，本系統(tǒng)采用第一類(lèi)連接方式。 溫度傳感器電路圖，講DS18B20的數(shù)據(jù)線(xiàn)與單片機(jī)的14管腳相連，再串接上拉電阻。 控制與指示燈的設(shè)計(jì) 控制與指示燈的選擇本套系統(tǒng)在功能上的輸入控制有模式切換和數(shù)值加減兩個(gè)操作，因此根據(jù)最簡(jiǎn)原理，需要三個(gè)控制按鈕完成操作。開(kāi)關(guān)控制目前可分為電氣開(kāi)關(guān)式和繼電器式，由于本系統(tǒng)僅需簡(jiǎn)單的操作控制，因此選擇貼片電器開(kāi)關(guān)作為模塊輸入裝置。指示燈分別用以顯示溫度監(jiān)測(cè)的正常運(yùn)行、溫度超標(biāo)、溫度過(guò)低三個(gè)狀態(tài)，因此分別用綠燈、紅燈、黃燈表示。材質(zhì)選用發(fā)光二極管。 控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 控制按鈕與顯示燈的最簡(jiǎn)電路圖 如圖所示，鍵一端接地，一端接單片機(jī)IO口，當(dāng)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)IO口即檢測(cè)到一個(gè)低電平，即可執(zhí)行相應(yīng)的操作；發(fā)光二極管正極連接VCC，負(fù)極接電阻到地。 數(shù)碼顯示管的設(shè)計(jì) 數(shù)碼顯示管的選擇在顯示管的選擇上，需要達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)： 系統(tǒng)處于選項(xiàng)設(shè)置界面時(shí)能顯示對(duì)應(yīng)選項(xiàng) 系統(tǒng)處于溫度設(shè)置界面時(shí)能正常顯示待設(shè)置數(shù)值 系統(tǒng)正常監(jiān)測(cè)時(shí)能顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)根據(jù)以上要求，有兩類(lèi)顯示器材可供選擇。一類(lèi)是單晶數(shù)碼管，由7個(gè)二極管構(gòu)成一個(gè)顯示整體，即常見(jiàn)的數(shù)字顯示管；另一類(lèi)是矩陣型LED顯示器，由許多微小發(fā)光LED以矩陣形式密集排列構(gòu)成的顯示裝置。單晶數(shù)碼管的優(yōu)點(diǎn)在于其成本低且管腳簡(jiǎn)單，顯示直觀(guān)易懂，在程序控制方面僅需通過(guò)較少的代碼即可驅(qū)動(dòng)，缺點(diǎn)是顯示效果單一，只能顯示數(shù)字和模擬部分字母，不能用于需要復(fù)雜顯示輸出的環(huán)境。矩陣LED顯示器的優(yōu)點(diǎn)是顯示效果完美，可以任意輸出所需的數(shù)字，字母，漢字等內(nèi)容，且能自定義各類(lèi)字體大小及排序。但缺點(diǎn)是成本高昂，需要進(jìn)行獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換，以及需要巨大的編碼操作。由于本系統(tǒng)僅需要顯示溫度數(shù)值和設(shè)置過(guò)程中的簡(jiǎn)易字母，監(jiān)測(cè)過(guò)程中無(wú)需復(fù)雜輸出，因此采用單晶數(shù)碼管作為顯示材料。 數(shù)碼管的電路設(shè)計(jì) 數(shù)碼管的最簡(jiǎn)電路圖，該電路采用三極管放大原理，這里使用9012三極管，基極接1K電阻與單片機(jī)IO口相連，集電極與數(shù)碼管的位選或者蜂鳴器的正極相連，發(fā)射極接電源。其原理是動(dòng)態(tài)顯示主要就是利用人眼的視覺(jué)感來(lái)設(shè)計(jì)的，一般來(lái)說(shuō)如果顯示的頻率過(guò)慢，則會(huì)有斷斷續(xù)續(xù)的顯示；如果顯示的頻率加快，則人眼就分辨不出這種視覺(jué)殘余。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運(yùn)行的過(guò)程中必須先經(jīng)過(guò)初始化，包括鍵盤(pán)程序，中斷程序，以及各個(gè)控制端口的初始化工作。系統(tǒng)在初始化完成后就進(jìn)入溫度測(cè)量程序，實(shí)時(shí)的測(cè)量當(dāng)前的溫度并通過(guò)顯示電路在數(shù)碼晶體管上顯示。程序中以中斷的方式來(lái)重新設(shè)定溫度的上下限。根據(jù)硬件設(shè)計(jì)完成對(duì)溫度的控制。按設(shè)置鍵對(duì)上下限進(jìn)行選擇，之后操作旁邊的加減鍵完成數(shù)值的設(shè)置。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖 系統(tǒng)初始化單片機(jī)由于存在接口復(fù)用和器件重置的需要，每一次開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)都需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作。初始化的目的就是把所有用到的標(biāo)志位、變量恢復(fù)到初始狀態(tài)，以及引腳的分配等。所謂接口復(fù)用，是指在單片機(jī)系統(tǒng)中，很多單一接口可以被不同器件調(diào)用從而實(shí)現(xiàn)不同功能，例如本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中的串行IO接口即可當(dāng)作數(shù)據(jù)下載接口，也可以使用其中的2pin接線(xiàn)實(shí)現(xiàn)電力傳輸。系統(tǒng)在設(shè)定接口功能后一般不能再更改，因此每次開(kāi)機(jī)時(shí)都需要重置接口功能。器件重置是指每一個(gè)單一器件在不同的設(shè)定下可以實(shí)現(xiàn)不同的功能，因而在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)需要抹除所有設(shè)定，恢復(fù)初始狀態(tài)供操作選擇。C52單片機(jī)的初始化代碼如下：voidInitTIMER0(void){TMOD|=0x01。 //定時(shí)器初始化 設(shè)為16位TH0=0xef。 //初始化值TL0=0xf0。ET0=1。TR0=1。EA=1。} 溫度檢測(cè)程序的開(kāi)發(fā) DS18B20與單片機(jī)的連接DS18B20傳感器可以被設(shè)置為兩種供電方式。自供電模式和外部電源模式，自供電模式即數(shù)據(jù)總線(xiàn)在完成數(shù)據(jù)內(nèi)外交換的同時(shí)提供電源，系統(tǒng)僅通過(guò)中間接口負(fù)責(zé)，但此種模式下完成一個(gè)測(cè)量周期的時(shí)間較長(zhǎng)。而采取外部供電方式則多外接一根導(dǎo)線(xiàn)，但測(cè)量速度較快。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)只在一定范圍內(nèi)所測(cè)得的溫度讀數(shù)，沒(méi)有較高的時(shí)序要求，因此采取自供電模式驅(qū)動(dòng)傳感器。 DS18B20的時(shí)序初始化設(shè)置DS18B20在每次讀取溫度前都要進(jìn)行初始化操作，否則將處于待機(jī)狀態(tài)，無(wú)法成功讀取。進(jìn)行初始化時(shí)要拉低信號(hào)線(xiàn)480700us，使它復(fù)位，然后釋放總線(xiàn)1560us，18b20會(huì)拉低總線(xiàn)60240us，然后它釋放總線(xiàn)。所以初始化成功的一個(gè)標(biāo)志就是能否讀到18b20這個(gè)先低后高的操作時(shí)序。初始化的程序如下： RESET:PUSH B //保存B 寄存器 PUSH A //保存A 寄存器 MOV A,4 //設(shè)置循環(huán)次數(shù) CLR //發(fā)出復(fù)位脈沖 MOV B,250 //計(jì)數(shù)250 次 DJNZ B,$ //保持低電平500us SETB //釋放總線(xiàn) MOV B,6 //設(shè)置時(shí)間常數(shù) CLR C //清存在信號(hào)標(biāo)志 WAITL: JB ,WH //若總線(xiàn)釋放跳出循環(huán) DJNZ B,WAITL //總線(xiàn)低等待 DJNZ ACC,WAITL //釋放總線(xiàn)等待一段時(shí)間 SJMP SHORT WH: MOV B,111 WH1: ORL C, DJNZ B,WH1 //存在時(shí)間等待 SHORT: POP A POP B RET DS18B20的時(shí)序控制DS18B20的時(shí)序可分為讀時(shí)時(shí)隙和寫(xiě)時(shí)時(shí)隙寫(xiě)時(shí)序是指主機(jī)向DS18B20寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并在讀時(shí)隙從DS18B20讀入數(shù)據(jù)。在單總線(xiàn)上每個(gè)時(shí)隙只傳送一位數(shù)據(jù)。其中寫(xiě)時(shí)間隙分為兩種，寫(xiě)“0”時(shí)間隙和寫(xiě)“1”時(shí)間隙?？偩€(xiàn)主機(jī)使用寫(xiě)“1”時(shí)間隙向DS18B20寫(xiě)入邏輯1，使用寫(xiě)“0”時(shí)間隙向DS18B20寫(xiě)入邏輯0。所有的寫(xiě)時(shí)隙必須有最少60us的持續(xù)時(shí)間，相鄰兩個(gè)寫(xiě)時(shí)隙必須要有最少1us的恢復(fù)時(shí)間。兩種寫(xiě)時(shí)隙都通過(guò)主機(jī)拉低總線(xiàn)產(chǎn)生。 寫(xiě)“0”時(shí)隙和寫(xiě)“1”時(shí)隙的圖示系統(tǒng)的寫(xiě)時(shí)程序如下：WR1820:CLR EAWR18201:MOV R2,08H //寫(xiě)8位MOV A,@R0 //待寫(xiě)的數(shù)據(jù)/命令SETB DS1820WR18202:RRC ACLR DS1820MOV 07H,02H //11μsLCALL D5XN //延時(shí)子程序MOV DS1820,CMOV 07H,0AH //55μsLCALL D5XN //延時(shí)子程序SET BDS1820DJNZ R2,WR18202 //寫(xiě)8位?INCR0 //下一個(gè)數(shù)據(jù)/命令地址DJNZ R1,WR18201 //寫(xiě)R1字節(jié)SETB EARET讀時(shí)隙指的DS18B20只有在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)隙后才會(huì)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，在獲得讀取命暫存存器[B4H]的命令后，主機(jī)必須讀時(shí)隙，使DS18B20能夠立即提供所需的數(shù)據(jù)。此外，主機(jī)可在發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令T [44h]或Recall命令E 2[B8h]后產(chǎn)生讀時(shí)隙，以了解運(yùn)行狀態(tài)。所有的讀時(shí)隙必須至少有60us的持續(xù)時(shí)間。相鄰兩個(gè)讀時(shí)隙必須要有最少1us的恢復(fù)時(shí)間。所有的讀時(shí)隙都由拉低總線(xiàn)，持續(xù)至少1us后再釋放總線(xiàn)（由于上拉電阻的作用，總線(xiàn)恢復(fù)為高電平）產(chǎn)生。在主機(jī)產(chǎn)生讀時(shí)隙后，DS18B20開(kāi)始發(fā)送0或1到總線(xiàn)上。DS18B20讓總線(xiàn)保持高電平的方式發(fā)送1，DS18B20在讀時(shí)隙的末期將會(huì)釋放總線(xiàn)，總線(xiàn)將會(huì)被上拉電阻拉回高電平（也是總線(xiàn)空