【導(dǎo)讀】螀羈膆蒄蚆肀艿芆薂聿羈蒂蒈肈膁芅袇肇芃薀螃肆蒞莃蠆肆肅薈薅肅膇莁袃膄芀薇蝿膃莂莀蚅膂肂薅薁蝿芄莈薇螈莆蚃袆螇肆蒆螂螆膈螞蚈螅芀蒄薄螄莃芇袂袃肂蒃螈袃膅芆蚄袂莇蒁蝕袁肇莄薆袀腿蕿裊衿芁莂螁袈莄薈蚇袇肅莀薃羇膆薆葿羆羋荿螇羅羈薄螃羄膀蕆蠆羃節(jié)蚃薅莄蒅襖羈肄羋螀羈膆蒄蚆肀艿芆薂聿羈蒂蒈肈膁芅袇肇芃薀螃肆蒞莃蠆肆肅薈薅肅膇莁袃膄芀薇蝿膃莂莀蚅膂肂薅薁蝿芄莈薇螈莆蚃袆螇肆蒆螂螆膈螞蚈螅芀蒄薄螄莃芇袂袃肂蒃螈袃膅芆蚄袂莇蒁蝕袁肇莄薆袀腿蕿裊衿芁莂螁袈莄薈蚇袇肅莀薃羇膆薆葿羆羋荿螇羅羈薄螃羄膀蕆蠆羃節(jié)蚃薅莄蒅襖羈肄羋螀羈膆蒄蚆肀艿芆薂聿羈蒂蒈肈膁芅袇肇芃薀螃肆蒞莃蠆肆肅薈薅肅膇莁袃膄芀薇蝿膃莂莀蚅膂肂薅薁蝿芄莈薇螈莆蚃袆螇肆蒆螂螆膈螞蚈螅芀蒄薄螄莃芇袂袃肂蒃螈袃膅芆蚄袂莇蒁蝕袁肇莄薆袀腿蕿裊衿芁莂螁袈莄薈蚇袇肅莀薃羇膆薆葿羆羋荿螇羅羈薄螃羄膀蕆蠆羃節(jié)蚃薅莄蒅襖羈肄羋螀羈膆蒄蚆肀艿芆薂聿羈蒂蒈肈膁芅袇肇芃

　　

【正文】 低 [4]。 DS18B20的介 紹 DS18B20簡(jiǎn)介 DS1820 是 Dallas 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器，是世界上第一片支持“一線總線 ”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可以輕松的組件傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量引入全新的概念。新一代的 “DS18B20”體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活，使用戶可以充分發(fā)揮一線總線的長處 [5]。 同 DS1820 一樣， DS18B20 也支持 “一線總線 ”接口，測(cè)量溫度范圍為 55℃~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 范圍內(nèi)，精度為 177?！?。現(xiàn)場(chǎng)溫度范圍以 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提 高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如設(shè)備控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 DS18B20的特性 (1) 獨(dú)特的單接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊； (2) 簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布應(yīng)用； (3) 無需外部器件； (4) 可通過數(shù)據(jù)線供電，無需外部電源； (5) 零待機(jī)功耗； (6) 測(cè)溫范圍為 55℃ ~+125℃ ，以 ℃ 遞增； (7) 溫度以 9位數(shù)字量讀出； (8) 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間 200ms(典型值 )； (9) 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置； (10) 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度 (溫度報(bào)警條件 )的器件； － 12－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） (11) 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計(jì)或任何熱感測(cè)系統(tǒng)。 DS18B20的結(jié)構(gòu) DS18B20的結(jié)構(gòu)如圖 ： 圖 DS18B20的結(jié)構(gòu)圖 DS18B20的各引腳說明如表 。 表 DS18B20的引腳說明 引腳 8腳 SOIC 5 4 3 引腳 PR35 1 2 3 GND DQ VDD 地 單線 應(yīng)用的數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 可選 VDD引腳 符號(hào) 說明 DS18B20有三個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： (1) 64位激光 (lasered) ROM； (2) 溫度靈敏元件； (3) 非易失性溫度告警觸發(fā)器 TH 和 TL。 器件從單線的通信線取得其電源，在信號(hào)線為高電平的時(shí)間周期內(nèi)，把能量貯存在內(nèi)部的電容器中；在單信號(hào)線為低電平的時(shí)間期內(nèi)，斷開此電源，直到信號(hào)線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳?(電容 )電源為止。作為另一種可供選擇的方法，DS18B20也可用外部 +5V電源供電。 DS18B20的主要部件的結(jié)構(gòu)如圖 ： － 13－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 DS18B20方框圖 與 DS18B20的通信經(jīng)過一個(gè)單線接口，在單線接口情況下，在 ROM操作未定建立之前不能使用存貯器和控制操作，主機(jī)必須首先提供五種 ROM操作命令之一： (1) Read ROM(讀 ROM)； (2) Match ROM(符合 ROM)； (3) Search ROM(搜索 ROM)； (4) Skip ROM(跳過 ROM)； (5) Alarm Search(告警搜索 )； 這些命令對(duì)每 一器件的 64位激光 ROM部分進(jìn)行操作，如果在單線上有許多器件，那么可以挑選出一個(gè)特定的器件，并給總線上的主機(jī)指示存在多少器件及其類型，在成功地執(zhí)行了 ROM 操作序列之后，可使用存貯器和控制操作，然后主機(jī)可以提供六種存貯器和控制操作命令之一。 一個(gè)控制操作命令指示 DS18B20完成溫度測(cè)量，該測(cè)量的結(jié)果將放入 DS18B20的高速暫存 (便箋式 )存貯器 (Scratchpad memory)，通過發(fā)出讀暫存存儲(chǔ)器內(nèi)容的存儲(chǔ)器操作命令可以讀出此結(jié)果，每一溫度告警觸發(fā)器 TH和 TL構(gòu)成一個(gè)字節(jié)的 EEPROM 如果不 對(duì) DS18B20 施加告警搜索命令，這些寄存器可用作通用用戶存儲(chǔ)器，使用存儲(chǔ)器操作命令可以寫 TH和 TL對(duì)這些寄存器的讀訪問。通過便箋存儲(chǔ)器，所有數(shù)據(jù)均以最低有效位在前的方式被讀寫 [4]。 － 14－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） DS18B20在溫度測(cè)量方面的應(yīng)用 DS18B20 通過使用在板 (onboard)溫度測(cè)量專利技術(shù)來測(cè)量溫度，溫度測(cè)量電路的方框圖見圖 ： 圖 溫度測(cè)量電路 電源模塊設(shè)計(jì) 電源的組成 對(duì)于由 MCU 結(jié)合 RS485 微系統(tǒng)組建的測(cè)控網(wǎng)絡(luò) [6]，應(yīng)優(yōu)先采用各微系統(tǒng)獨(dú)立供電方案，不要采用一臺(tái)大電源給微系統(tǒng)并聯(lián)供電，同時(shí)電源線不能與 RS485信號(hào)線共用同一股多芯電纜。 RS485信號(hào)線宜選用截面積 。對(duì)于每個(gè)小容量直流電源選用線性電源 LM7805比選用開關(guān)電源更合適。 在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意對(duì) LM7805的保護(hù)： (1) LM7805輸入端與地應(yīng)跨接 220~1000μF電解電容； (2) LM7805輸入端與輸出端反接 1N4007二極管； (3) LM7805輸出端與地應(yīng)跨接 470~1000μF電解電容和 104pF獨(dú)石電容并反接1N4007二極管； － 15－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） (4) 輸入電壓以 8~10V 為佳，最大允許范圍為 ~24V?？蛇x用 TI 的 PT5100替代 LM7805，以實(shí)現(xiàn) 9~38V的超寬電壓輸入 [5]。 本設(shè)計(jì)中所選擇的電源變壓器是將交流電網(wǎng) 220V 的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?。交流電?jīng)過二極管整流之后，方向單一了，但是電流強(qiáng)度還是處在不斷地變化之中。這種脈動(dòng)直流不能直接用來給集成電路供電的，而要通過整流電路將交流電變成脈動(dòng) 的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。濾波的任務(wù)，就是把整流器輸出電壓中的波動(dòng)成分盡可能地減小，改造成接近穩(wěn)恒的直流電。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng) (一般有 左右的波動(dòng) )，負(fù)載和溫度的變化而變化，因而在整流、濾波電路之后，還需要接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定 [6]。 電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的倉庫。在電路中，當(dāng)有電壓加到電容器兩端的時(shí)候，便對(duì)電容器充電，把電能儲(chǔ)存在電容器中；當(dāng)外加電壓失去 (或降低 )之后，電容器將把儲(chǔ)存的電能再放出來。充電的時(shí)候，電容器兩端的電壓逐漸升高，直到接近充電電壓；放電的時(shí)候，電容器兩端的電壓逐漸降低，直到完全消失。電容器的容量越大，負(fù)載電阻值越大，充電和放電所需要的時(shí)間越長。這種電容帶兩端電壓不能突變的特性，正好可以用來承擔(dān)濾波的任務(wù) [7]。 穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟姟＝?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。 電源設(shè)計(jì) 工作原理：圖中為 T1 電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓 V1 變?yōu)檎麟娐芬蟮慕涣麟妷?，四只整流二極管 D1~D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱 [8]。 先計(jì)算文件參數(shù)： 二極管 D D3 和 D D4 兩兩輪流導(dǎo)通的，所以流經(jīng)每個(gè)二極管的平均電流為： 在 V2 正半周時(shí) D D3 導(dǎo)通， D D4 截止。此時(shí) D D2 所承受的最大反向電壓 均為的 V2 最大值。即 VRM=2V2。同時(shí)，在 V2 的負(fù) 半周， D D3 也承受到同樣大小的 反向電壓。 － 16－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓 較低，同時(shí)因?yàn)殡娫醋儔浩髟谡?、?fù)半周 () 其中， T為電源交流電壓的周期。 (3) 負(fù)載直流電壓隨負(fù)載直流電流增加二減少。 V1 隨 IL的變化關(guān)系稱為輸出特性或者外特性。 C 值一定，當(dāng) RL=∞，即空載時(shí) () 當(dāng) C=0，即無電容時(shí) (4) 在整流電路的 () 總之，電容濾波電路簡(jiǎn)單，負(fù)載直流電壓較高，紋波也較小，它的缺點(diǎn)是輸出特性較差，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。 － 17－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)對(duì)供電的要求不高，只要有 12V/40mA 和 5V/30mA 就足夠了，所以只采用一塊 12V/50mA 和 5V/28mA 。所以本系統(tǒng)是采用 7812 與 7805 兩個(gè)穩(wěn)壓管構(gòu)成的 [10]。電源電路如圖 。 12V 12V (a) +12V電源示意圖 (b) +5V電源示意圖 圖 電源電路 單片機(jī)模塊 AT89C51單片機(jī)的介紹 本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)，它是一種低功耗、高性能的 8 位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個(gè) 4K 字節(jié)的 Flash可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器 (PEROM)，它采用了 CMOS工藝和 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器 (N