【文章內容簡介】 特性類似于齊納穩(wěn)壓管。該設備的靈敏度為10 MV/ K系列，具有小于1Ω的動態(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。該設備廣泛應用于實際的溫度、濕度測量和溫度補償系統(tǒng)。AD590是美國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℃，℃，響應時間僅為20mW，重復性誤差低至+/ ℃，耗電約2mW，輸出電流信號的傳輸距離可以達到1公里以上，作為一種高阻抗電流源，其電阻可高達20 MΩ，因此它不考慮選擇開關或CMOS多路復用器引入的阻力引起的附加誤差，適用于長距離的多點溫度測量和溫度測量控制。數字式溫度傳感器（1） 原理：將敏感元件、A/D轉換單元、存儲器等集成在一個芯片上，直接輸出反應被測溫度的數字信號，使用方便，但響應速度較慢（100ms數量級）。（2） 實例：DS18B20是美國Dallas半導體公司生產的世界上第一片支持“一線總線”接口的數字式溫度傳感器，供電電壓范圍為3～，測溫范圍為55℃～+125℃，可編程的9～12位分辨率，℃、℃、℃℃，出廠設置默認為12位，在12位分辨率時最多在750ms內把溫度值轉換為數字。第四類、非接觸式溫度傳感器常用紅外溫度傳感器比較：傳感器型號測溫范圍典型應用OTP538F2S40～+500℃醫(yī)學（耳溫機），家庭設施（吹風機等）TS105120～100℃（精確度： 177。 %/K）紅外測溫儀，非接觸溫度測量，移動物體溫度測量TS105220～100℃溫度計，微波爐，室內空調，高溫計，汽車環(huán)境控制TS1181跟處理電路相關（普通20～300℃）無接觸溫度測量，移動物體溫度測量，溫度控制，火災報警TS1183跟處理電路相關（普通20～300℃）無接觸溫度測量，溫度控制，火災報警，氣候控制系統(tǒng)TSEV010～300℃（精確度：℃）家庭，醫(yī)療，汽車，安全，工業(yè)綜上比較,結合本設計多點溫度采集的思想,決定采用DSl8B2O溫度傳感器,充分利用其單總線的特點,在一條測量總線上可以連接多個傳感器,節(jié)省1/0口,便于擴展和控制。 DS18B20溫度傳感器的介紹DS18B20是美國DALLAS半導體公司繼DS18B20之后最新推出的一種數字化單總線器件，屬于新一代適配微處理器的改進型智能溫度傳感器；與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9—12位數字值讀數方式；，并且從DS18B20讀出的信息或寫入DS18B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數據總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源；因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結構更趨簡單，可靠性更高；同時其“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)的構建引入了全新的概念。DS18B20“一線總線”數字化溫度傳感器支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為55℃—+125℃，在10—+85℃范圍內，℃；現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，用符號擴展的16位數字量方式串行輸出，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。因此，數字化單總線器件DS18B20適合于惡劣環(huán)境的現場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產品等；它在測溫精度、轉換時間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820都有了很大的改進，給用戶帶來了更方便和更令人滿意的效果；可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設備中。【3】 DS18B20溫度傳感器的性能特點具有獨特的單線驅動方式：DS18B20與外部系統(tǒng)芯片連接時僅需要一條線即可實現18B20和外部芯片的雙向數據傳輸。 不需要添加任何外部元器件就可以直接使用。 單數據通信訊線同時可以為傳感器供電，供電電壓范圍：+—+。 測溫范圍：55—+125℃。℃。當被測溫度范圍在10℃—+85℃時，℃，在全量程55—+125℃范圍內，測量誤差也不超過2℃。 通過編程可實現9—12位的數字讀數方式。 可以自行設定歸于量程內的數值用于上下限的報警。 支持多點組網功能，多個 DS18B20可以并聯在同一條總線上，實現多點同步測溫，且互不干擾。負壓特性，具有過電和負壓保護功能。當電源電壓的極性反接時，能保護DS18B20不會因過熱而燒毀。但電源反接狀態(tài)下傳感器無法進入工作狀態(tài)。DS18B20的轉換速率比較高。 適配各種單片機或系統(tǒng)。 1內含64位的只讀存儲ROM，其中8位是出廠時設置的產品唯一序列號， 另8位為循環(huán)冗余校驗碼，剩余48位為讀碼序號。 溫度傳感器的電路設計由于DS18B20的復位是由外部的電路實現，因此本系統(tǒng)采用最簡單的外部復位電路。 DS18B20管腳定義在硬件連接上，DS18B20與單片機的連接有兩種模式，一類是3號管腳（VCC）接外部供電，1號管腳（GND）接地，2號管腳（I/O）與單片機的I/O相連接。另一類是自身電源供電，3管腳均接地，由2管腳同時負載電源傳輸和I/O交換。不論采用何種方式，I/，本系統(tǒng)采用第一類連接方式。 溫度傳感器電路圖，講DS18B20的數據線與單片機的14管腳相連，再串接上拉電阻。 控制與指示燈的設計 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值加減兩個操作，因此根據最簡原理，需要三個控制按鈕完成操作。開關控制目前可分為電氣開關式和繼電器式，由于本系統(tǒng)僅需簡單的操作控制，因此選擇貼片電器開關作為模塊輸入裝置。指示燈分別用以顯示溫度監(jiān)測的正常運行、溫度超標、溫度過低三個狀態(tài)，因此分別用綠燈、紅燈、黃燈表示。材質選用發(fā)光二極管。 控制系統(tǒng)的電路設計 控制按鈕與顯示燈的最簡電路圖 如圖所示，鍵一端接地，一端接單片機IO口，當按鍵按下時，單片機IO口即檢測到一個低電平，即可執(zhí)行相應的操作；發(fā)光二極管正極連接VCC，負極接電阻到地。 數碼顯示管的設計 數碼顯示管的選擇在顯示管的選擇上，需要達到以下標準： 系統(tǒng)處于選項設置界面時能顯示對應選項 系統(tǒng)處于溫度設置界面時能正常顯示待設置數值 系統(tǒng)正常監(jiān)測時能顯示實時數據根據以上要求，有兩類顯示器材可供選擇。一類是單晶數碼管，由7個二極管構成一個顯示整體，即常見的數字顯示管；另一類是矩陣型LED顯示器，由許多微小發(fā)光LED以矩陣形式密集排列構成的顯示裝置。單晶數碼管的優(yōu)點在于其成本低且管腳簡單，顯示直觀易懂，在程序控制方面僅需通過較少的代碼即可驅動，缺點是顯示效果單一，只能顯示數字和模擬部分字母，不能用于需要復雜顯示輸出的環(huán)境。矩陣LED顯示器的優(yōu)點是顯示效果完美，可以任意輸出所需的數字，字母，漢字等內容，且能自定義各類字體大小及排序。但缺點是成本高昂，需要進行獨立的A/D轉換，以及需要巨大的編碼操作。由于本系統(tǒng)僅需要顯示溫度數值和設置過程中的簡易字母，監(jiān)測過程中無需復雜輸出，因此采用單晶數碼管作為顯示材料。 數碼管的電路設計 數碼管的最簡電路圖，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IO口相連，集電極與數碼管的位選或者蜂鳴器的正極相連，發(fā)射極接電源。其原理是動態(tài)顯示主要就是利用人眼的視覺感來設計的，一般來說如果顯示的頻率過慢，則會有斷斷續(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殘余。東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 系統(tǒng)的軟件設計4 系統(tǒng)的軟件設計 系統(tǒng)的主程序設計主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運行的過程中必須先經過初始化，包括鍵盤程序，中斷程序，以及各個控制端口的初始化工作。系統(tǒng)在初始化完成后就進入溫度測量程序，實時的測量當前的溫度并通過顯示電路在數碼晶體管上顯示。程序中以中斷的方式來重新設定溫度的上下限。根據硬件設計完成對溫度的控制。按設置鍵對上下限進行選擇，之后操作旁邊的加減鍵完成數值的設置。 系統(tǒng)總體設計流程圖 系統(tǒng)初始化單片機由于存在接口復用和器件重置的需要，每一次開機運行時都需要對系統(tǒng)進行初始化操作。初始化的目的就是把所有用到的標志位、變量恢復到初始狀態(tài)，以及引腳的分配等。所謂接口復用，是指在單片機系統(tǒng)中，很多單一接口可以被不同器件調用從而實現不同功能，例如本系統(tǒng)的設計過程中的串行IO接口即可當作數據下載接口，也可以使用其中的2pin接線實現電力傳輸。系統(tǒng)在設定接口功能后一般不能再更改，因此每次開機時都需要重置接口功能。器件重置是指每一個單一器件在不同的設定下可以實現不同的功能，因而在系統(tǒng)啟動時需要抹除所有設定，恢復初始狀態(tài)供操作選擇。C52單片機的初始化代碼如下：voidInitTIMER0(void){TMOD|=0x01。 //定時器初始化 設為16位TH0=0xef。 //初始化值TL0=0xf0。ET0=1。TR0=1。EA=1。} 溫度檢測程序的開發(fā) DS18B20與單片機的連接DS18B20傳感器可以被設置為兩種供電方式。自供電模式和外部電源模式，自供電模式即數據總線在完成數據內外交換的同時提供電源，系統(tǒng)僅通過中間接口負責，但此種模式下完成一個測量周期的時間較長。而采取外部供電方式則多外接一根導線，但測量速度較快。因為本系統(tǒng)只在一定范圍內所測得的溫度讀數，沒有較高的時序要求，因此采取自供電模式驅動傳感器。 DS18B20的時序初始化設置DS18B20在每次讀取溫度前都要進行初始化操作，否則將處于待機狀態(tài)，無法成功讀取。進行初始化時要拉低信號線480700us，使它復位，然后釋放總線1560us，18b20會拉低總線60240us，然后它釋放總線。所以初始化成功的一個標志就是能否讀到18b20這個先低后高的操作時序。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 //設置循環(huán)次數 CLR //發(fā)出復位脈沖 MOV B,250 //計數250 次 DJNZ B,$ //保持低電平500us SETB //釋放總線 MOV B,6 //設置時間常數 CLR C //清存在信號標志 WAITL: JB ,WH //若總線釋放跳出循環(huán) DJNZ B,WAITL //總線低等待 DJNZ ACC,WAITL //釋放總線等待一段時間 SJMP SHORT WH: MOV B,111 WH1: ORL C, DJNZ B,WH1 //存在時間等待 SHORT: POP A POP B RET DS18B20的時序控制DS18B20的時序可分為讀時時隙和寫時時隙寫時序是指主機向DS18B20寫入數據，并在讀時隙從DS18B20讀入數據。在單總線上每個時隙只傳送一位數據。其中寫時間隙分為兩種，寫“0”時間隙和寫“1”時間隙。總線主機使用寫“1”時間隙向DS18B20寫入邏輯1，使用寫“0”時間隙向DS18B20寫入邏輯0。所有的寫時隙必須有最少60us的持續(xù)時間，相鄰兩個寫時隙必須要有最少1us的恢復時間。兩種寫時隙都通過主機拉低總線產生。 寫“0”時隙和寫“1”時隙的圖示系統(tǒng)的寫時程序如下：WR1820:CLR EAWR18201:MOV R2,08H //寫8位MOV A,@R0 //待寫的數據/命令SETB DS1820WR18202:RRC ACLR DS1820MOV 07H,02H //11μsLCALL D5XN //延時子程序MOV DS1820,CMOV 07H,0AH //55μsLCALL D5XN //延時子程序SET BDS1820DJNZ R2,WR18202 //寫8位?INCR0 //下一個數據/命令地址DJNZ R1,WR18201 //寫R1字節(jié)SETB EARET讀時隙指的DS18B20只有在主機發(fā)出讀時隙后才會向主機發(fā)送數據。因此，在獲得讀取命暫存存器[B4H]的命令后，主機必須讀時隙，使DS18B20能夠立即提供所需的數據。此外，主機可在發(fā)出溫度轉換命令T [44h]或Recall命令E 2[B8h]后產生讀時隙，以了解運行狀態(tài)。所有的讀時隙必須至少有60us的持續(xù)時間。相鄰兩個讀時隙必須要有最少1us的恢復時間。所有的讀時隙都由拉低總線，持續(xù)至少1us后再釋放總線（由于上拉電阻的作用，總線恢復為高電平）產生。在主機產生讀時隙后，DS18B20開始發(fā)送0或1到總線上。DS18B20讓總線保持高電平的方式發(fā)送1，DS18B20在讀時隙的末期將會釋放總線，總線將會被上拉電阻拉回高電平（也是總線空