【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) 攝氏度，分辨率設(shè)定參 數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM 中，掉電后依然保存。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 其最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式， DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 均由同一條線來(lái)完成。 DS18B20 的電 源供電方式有 2 種 : 外部供電方式和寄生電源方式。工作于寄生電源方式時(shí) , VDD 和 GND 均接地 , 他在需要遠(yuǎn)程溫度探測(cè)和空間受限的場(chǎng)合特別有用 , 原理是當(dāng) 1 W ire 總線的信號(hào)線 DQ 為高電平時(shí) , 竊取信號(hào)能量給 DS18B20 供電 , 同時(shí)一部分能量給內(nèi)部電容充電 , 當(dāng) DQ為低電平時(shí)釋放能量為 DS18B20 供電。但寄生電源方式需要強(qiáng)上拉電路 , 軟件控制變得復(fù)雜 (特別是在完成溫度轉(zhuǎn)換和拷貝數(shù)據(jù)到 E2PROM 時(shí) ) , 同時(shí)芯片的性能也有所降低。因此 , 在條件允許的場(chǎng)合 , 盡量采用外供電方式。無(wú)論是內(nèi) 部寄生電源還是外部供電，I/O 口線要接 5KΩ左右的上拉電。在這里采用前者方式供電。如圖 所示： 8 圖 DS18B20 與單片機(jī)接口原理圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 DS18B20 的內(nèi)部 結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部整體結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部由 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、暫存器、 EEPROM 等組成 ,其整體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 9 DS18B20 暫存器結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部有一個(gè) 9 字節(jié)的數(shù)據(jù)暫存器 , 用于溫度數(shù)據(jù)的存放、 EEPROM 中的內(nèi)容拷貝、循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼的存放以及內(nèi)部計(jì)算中間結(jié)果的暫存等 ,DS18B20 暫存器結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。 溫度 驅(qū)動(dòng) 模塊 加熱測(cè)溫電路由加熱器、繼電器、 DS18B20 等組成。系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí) ,P1 口為高電平 ,繼電器 J 不動(dòng)作 ,J1 斷開(kāi) ,加熱器不工 作。根據(jù) DS18B20 的工作原理 , 當(dāng)總線上只有一個(gè) DS18B20 時(shí) ,不需要對(duì) DS18B20 的 ID 進(jìn)行識(shí)別 ,單片機(jī)不必提供 DS18B20 的 64 位 ROM 編碼 ,而只要使用一條“跳過(guò) ROM”命令 ,然后就可直接對(duì) DS18B20 的存儲(chǔ)器進(jìn)行操作。在這種情 況下 ,單片機(jī)啟動(dòng) DS18B20 開(kāi)始進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換、讀取溫度數(shù)據(jù)的流程如圖 圖 溫度轉(zhuǎn)換、讀取數(shù)據(jù)流程 10 第四章 溫度控制模塊設(shè)計(jì) 光電隔離控制電路的設(shè)計(jì) 光電耦合器 亦稱光電隔離器，簡(jiǎn)稱光耦。光電耦 合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用 。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（ LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電 — 光 — 電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力 。 對(duì)于開(kāi)關(guān)電 路，往往要求控制電路和開(kāi)關(guān)電路之間要有很好的電隔離，這對(duì)于一般的電子開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)是很難做到的，但采用光電耦合器就很容易實(shí)現(xiàn)了。圖 中 所示電路就是用光電耦合器組成的開(kāi)關(guān)電路。 在圖 中，在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了 光電流 ，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。 圖 光電隔離控制電路的設(shè)計(jì) 11 風(fēng)扇 PWM 驅(qū)動(dòng) 如圖 所示是風(fēng)扇 PWM 的電路。由單片機(jī)控制光電耦合器 開(kāi)關(guān) 來(lái)控制 場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通。導(dǎo)通后給風(fēng)扇很大的電流以驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng) 圖 風(fēng)扇電路 制冷片的控制以及程序設(shè)計(jì) 制冷（制熱）工作原理 半導(dǎo)體溫差致冷是建立在法國(guó)物理學(xué)家 Peltien 帕爾帖效應(yīng)（即溫差效應(yīng)）基礎(chǔ)上的具體應(yīng)用。當(dāng)電流流經(jīng)兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體形成接點(diǎn)時(shí)，其接點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生放熱和吸熱現(xiàn)象，即其兩端形成溫差而實(shí)現(xiàn)制冷和制熱。 如圖 圖 制冷片的工作原理 依據(jù)上述原理，利用半導(dǎo)體材料制成的致冷器稱為半導(dǎo)體致冷器，其工作原理圖如圖 1 所示。為了便于敘述起見(jiàn)，以一對(duì) N/P 型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的電 偶對(duì)介紹工作原理，所謂電偶對(duì)就是摜 NP 結(jié)的數(shù)量。圖 1 中的 N/P 型半導(dǎo)體元件通過(guò)銅導(dǎo)流片連接起來(lái)，當(dāng)由 N 通過(guò)銅導(dǎo)流片到 P 通以正向直流電時(shí)，在電場(chǎng)作用下，N 型半導(dǎo)體中的電子和 P 型半導(dǎo)體中的空穴背向?qū)Я鳎ǔ宇^）運(yùn)動(dòng)，即在導(dǎo)流片接頭處 N 型和 P 型分別產(chǎn)生電子、空穴。電子、空穴產(chǎn)生的能量來(lái)自晶格振動(dòng)的熱能，于是在導(dǎo)流片上產(chǎn)生吸熱現(xiàn)象，而在 N/P 型的另一端產(chǎn)生放熱現(xiàn)象，從而產(chǎn)生溫差。當(dāng)放熱的高溫側(cè)的熱量能有效地放熱時(shí)，吸熱的低溫側(cè)不斷地吸熱，使其起到致冷的作用。 12 第五章 溫度測(cè)量試驗(yàn)與分析 基本任務(wù) 1 溫度測(cè)量 精度： 177。 1℃； 2 溫度控制精度： 177。 3℃； 3 制冷片輸出功率可調(diào)； 4 測(cè)量溫度值 LED 顯示； 5 控制溫度值可通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定； 1. 溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn) DS18B20 測(cè)量值 33 玻璃溫度計(jì)值 2．?dāng)?shù)據(jù)處理與誤差分析（最大的引用誤差） DS18B20 的測(cè)量范圍為 55 ℃ ~+ 125 ℃ ；在 10~+ 85℃ 范圍內(nèi)，精度為177。 176。 C ， 測(cè)量 的 精度 是很 高 的。通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)換用數(shù)碼管顯示出來(lái)的溫度和實(shí)際溫度相差不大。而玻璃溫度計(jì)本身測(cè)量的誤差就大，人在讀溫度的時(shí)候 由于光線的折射，讀取的溫度就更不準(zhǔn)確，所以 DS18B20 和玻璃溫度計(jì)的測(cè)量值有很大的差別。相比較而言 DS18B20 的溫度測(cè)量值更準(zhǔn)確。