【正文】 4000V 的靜電放電電壓。最新開發(fā)的智能溫度傳感器（例如 MAX665LM83）還增加了傳感器故障檢測功能，能自動檢測外部晶體管溫度傳感器（亦稱遠程傳感器）的開路或短路故障。MAX6654 還具有選擇“寄生阻抗抵消” （Parasitic Resistance Cancellation，英文縮寫為PRC）模式，能抵消遠程傳感器引線阻抗所引起的測溫誤差，即使引線阻抗達到100Ω，也不會影響測量精度。遠程傳感器引線可采用普通雙絞線或者帶屏蔽層的雙絞線。 開發(fā)虛擬溫度傳感器和網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器虛擬傳感器自 20 世紀 90 年代以來，一種全新模念的“虛擬儀器”正獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用。安徽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 虛擬儀器（VI）是測量儀器、計算機和軟件這三者的有機結(jié)合。它將儀器硬件（例如數(shù)字采集系統(tǒng)、A/D、D/A 裝喚器、數(shù)字 I/O） 、計算機資源（如微處理器、存儲器、顯示器） 、軟件（如傳感器標定、軟面板、圖形界面、數(shù)據(jù)處理、信息交換等）有機的結(jié)合起來，構(gòu)成軟硬結(jié)合、實虛共體的新一代電子測量儀器。與此同時， “虛擬傳感器”的概念也被人們所接受，這種傳感器是基于計算機平臺并且完全通過軟件開發(fā)而成的。利用軟件來建立傳感器模型、標定參數(shù)及標定模型，以實現(xiàn)最佳性能指標。美國 B﹠K 公司最近已開發(fā)出一種基于軟件設(shè)置的 TEDS 型虛擬傳感器，其主要特點是每只傳感器都有唯一的產(chǎn)品序列號并且附帶一張軟盤，軟盤上存儲著對該傳感器進行標定的有關(guān)數(shù)據(jù)。使用時，傳感器通過數(shù)據(jù)采集接壘計算機，首先從計算機輸入該傳感器的產(chǎn)品序列號，再從軟盤上讀出有關(guān)數(shù)據(jù)，然后自動完成對傳感器的檢查、傳感器參數(shù)的讀取，傳感器設(shè)置和記錄工作。此外，專供開發(fā)虛擬傳感器產(chǎn)品的軟件工具也已經(jīng)面市了。這樣在以后的產(chǎn)品設(shè)計過程中對元件選擇可以均衡各種性能的要求來決定。網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器是包含數(shù)據(jù)傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口和處理單元的新一代智能傳感器。這里講的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不限于傳感器總線，還應(yīng)包括現(xiàn)場總線、局域網(wǎng)和因特網(wǎng)。數(shù)字傳感器首先將被測溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在傳送給微控制器作數(shù)據(jù)處理，最后將測量結(jié)果傳輸給網(wǎng)絡(luò)，以便實現(xiàn)各傳感器之間、傳感器與執(zhí)行器之間，傳感器與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換及資源共享。一個分布式智能溫度傳感器系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡(luò)將每個傳感器節(jié)點、控制節(jié)點和中央控制器聯(lián)系起來的。其中傳感器節(jié)點用來實現(xiàn)溫度測量并將數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點?？刂乒?jié)點則根據(jù)從網(wǎng)絡(luò)讀取的溫度數(shù)據(jù)來確定合適的控制方式。以滿足對溫度控制的需要。傳感器節(jié)點和控制節(jié)點不僅互相獨立，節(jié)點的數(shù)量可根據(jù)實際需要而定，而且能做到“即插即用” （Plug﹠Play ）,在更換傳感器節(jié)點時，也無需對傳感器進行標定和校準，這樣就極大的方便了用戶。 研制單片測溫系統(tǒng)單片系統(tǒng)（System On Chip）是 21 世紀一項新科技產(chǎn)品，它是在芯片上集成一個系統(tǒng)或子系統(tǒng)，其集成度將高達 10 的八次方到十的九次方元件/片，這將給 IC 產(chǎn)業(yè)及IC 應(yīng)用帶來劃時代的進步。最近，ADI 公司已在單片系統(tǒng)芯片的研究上取得了突破性進展，開發(fā)出精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)級芯片(SOC)。它把微控制器 051/805高精度數(shù)—模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器（DAC/ADC） ，閃速存儲器（Flash Memory） 、隨機存取存儲器（RAM）及通信電路等集成單一芯片上，可廣泛用于工業(yè)控制。儀器儀表和通信等領(lǐng)域。 本設(shè)計的基本內(nèi)容及要實現(xiàn)的功能本設(shè)計使用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來采集溫度數(shù)據(jù)，并將采集到的溫度數(shù)據(jù)通過 DS18B20 所特有的“1Wire”一總線傳送至 AT89S52 單片機，利用 AT89S52 來對采集到的數(shù)據(jù)進行存儲、處理，并通過 LED 數(shù)碼管顯示。本機實現(xiàn)的功能：，蜂鳴器報警；?；?DS18B20 的溫度報警器 8 第 2 章 設(shè)計概述 傳感器簡介由美國 Dallas 半導(dǎo)體公司（2022 年被 Maxim 收購）生產(chǎn)的 DS18B20 型單線智能溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設(shè)備中，例如多路溫度測控儀、中央空調(diào)、恒溫裝置等。此外巧妙利用 DS18B20 內(nèi)部 64 位激光 ROM 中具有唯一性的48 位產(chǎn)品序號，還可以設(shè)計成專供大型賓館客房或軍事倉庫使用的保密性極佳的電子密碼鎖。DS18B20 的同類產(chǎn)品還有 DS1820，DS18S20 和 DS1822。DS18B20 可以對溫度分辨力進行編程，選擇 9 位~12 位模式下工作，在 12 位模式下的最高分辨力可達℃。以下為 DS18B20 的性能特點： 采用 Dallas 公司獨特的“單線（1Wire）總線”專有技術(shù)，通過串行通信接口（I/O）直接輸出被測溫度值。 的測溫范圍為55℃~+125 ℃，在10 ℃~+85℃范圍內(nèi)，精度為177?！??？赏ㄟ^編程設(shè)定 9 位~12 位的分辨力。供電電壓范圍是 ~。零功耗待機 位分辨力時的溫度轉(zhuǎn)換時間是 750ms（最大） 。 64 位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器 ROM，扣除 8 位產(chǎn)品系列號和 8 位循環(huán)冗余校驗碼 CRC 之后，產(chǎn)品序列號占 48 位。出廠前就作為 DS18B20 唯一的產(chǎn)品序號，存入其 ROM 中。在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時，允許在單線總線上掛接多片 DS18B20。、下限并寫入隨機存儲器 RAM 中。利用報警搜索命令和尋址功能，可迅速識別出發(fā)生了溫度越限報警的器件。，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。（溫度報警條件）的器件。 DS18B20 的工作原理DS18B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，引腳排列如圖 21 所示。DQ 為數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線） ，它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。安徽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 21 DS18B20 引腳圖各引腳說明：DQ:數(shù)字信號輸入/輸出端（I/O 口） 。GND：地。VDD：外接供電電源輸入端（在寄生電源接線時此腳應(yīng)接地） 。NC：空腳。DS18B20 的內(nèi)部框圖如圖 22 所示。主要包括 7 個部分：①寄生電源；②溫度傳感器；③64 位激光（laser ）ROM 于單線接口；④告訴暫存器，即便箋式 RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)；⑤TH 觸發(fā)寄存器和 TL 觸發(fā)寄存器，分別用來存儲用戶設(shè)定的溫度上、下限 tH、Th；⑥存儲與控制邏輯；⑦8 位循環(huán)冗余校驗碼（ CRC）發(fā)生器。基于 DS18B20 的溫度報警器 10 圖 22 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖下面分別介紹各部分的工作原理。寄生電源由二極管 VDVD2 和寄生電容 C 所組成。電源檢測電路用于判斷供電方式并輸出相應(yīng)的邏輯電平（“0”表示用寄生電源供電， “1”表示由外部電源供電） ，以便告訴暫存器能夠讀出數(shù)據(jù)和命令。采用寄生電源供電時 VDD 端需接地，DS18B20就從單線總線上獲取電源。當 I/O 線為高電平時 VD1 導(dǎo)通，VD2 截止，除向 DS18B20供電外，還把部分電能儲存在 C 中。當 I/O 線呈低電平時，VD1 截止，改由 C 上的電壓 Uc 繼續(xù)向 DS18B20 供電。該寄生電源由兩個顯著優(yōu)點：第一，檢測遠程溫度時無須本地電源；第二，在缺少正常電源時也能讀 ROM。使用寄生電源時應(yīng)注意，在溫度轉(zhuǎn)換期間 μP 應(yīng)使 I/O 線保持高電平。若使用外部電源 UDD，就通過 VD2 向器件供電，此時 VD1 截止。圖 23 示出 N 片 DS18B20 于主機單片機的界限，R 位上拉電阻，典型值可取 或者 。主機和 DS18B20 所用的電源電壓，分別用 UCC 和 UDD表示，下同?，F(xiàn)將主機 P1 口中的 端接單線總線，加總線驅(qū)動電源后，理論上總線最多可掛接 248 片 DS18B20。主機依次發(fā)出操作指令，各片 DS18B20 即可在200~500ms 之內(nèi)完成溫度轉(zhuǎn)換。圖 23 多片 DS18B20 與單片機的接口電路DS18B20 內(nèi)部的測溫電路框圖如圖 24 所示。低溫度系數(shù)振蕩器用于產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率 f0，高溫度系數(shù)振蕩器則相當于 T/f 轉(zhuǎn)換器，能將北側(cè)溫度 t 轉(zhuǎn)換成頻率信號 f。圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖 f0 進行技術(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定。每次測量前，首先將55℃所對應(yīng)的技術(shù)分別置入減法計數(shù)器、溫度寄存器中。在計數(shù)門關(guān)閉之前若計數(shù)器已減至零，溫度寄存器匯總的數(shù)值就增加 ℃。然后，計數(shù)器意斜率累加器的狀態(tài)置入新的數(shù)值，再對時鐘技術(shù)，然后減至零，溫度寄存器值又增加℃。只要計數(shù)門仍未關(guān)閉，就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達到被測量溫度值。這就是 DS18B20 的測溫原理。斜率累加器能對振蕩器的非線性予以補償，提高測量準確度。安徽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 24 DS18B20 的測溫原理圖DS18B20 的數(shù)字溫度輸出可進行 9~12 位的編程。在便箋式 RAM 的第五分字節(jié)是CONFIG 寄存器，如下表 21表 21 CONFIG 寄存器MSB LSB0 R1 R0 1 1 1 1 1MSB 代表最高有效位，LSB 代表最低有效位。格式中的第 0~4 位在寫操作時不予考慮，讀出時總是“1” ；第 7 位在寫操作時不予考慮，讀出時為“0” 。R0、R1 是可編程溫度分辨力位。通過對這兩位進行不同的編程，可設(shè)定不同的溫度分辨力及最大轉(zhuǎn)換時間，詳見表 22。表 22 利用 R0、R1 位來設(shè)定分辨力和最大轉(zhuǎn)換時間R1 R0 DS18B20 的工作模式/位 溫度分辨力/℃ 最大轉(zhuǎn)換時間 /ms0 0 9 0 1 10 1 0 11 3751 1 12 750由表可見，設(shè)定的分辨力愈高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就愈長。因此，在實際應(yīng)用需要在分辨力愈轉(zhuǎn)換時間二者之間權(quán)衡考慮。在芯片出廠時 R1 和 R0 均被配置為“1” ，即工作在 12 位模式下。DS18B20 分別工作在 9 位、10 位、11 位、12 位模式下，所對應(yīng)的溫度分別力一次位 ℃、℃、℃、℃。當 DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令（44H）后，開始啟動轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式，存儲在便箋 RAM 的第 0，1 字節(jié)。在執(zhí)行讀便箋 RAM 命令后，可將這兩個字節(jié)的溫度值通過單線總線傳送個主機（Master） ，高位字節(jié)中的符號代表溫度值為正還是為負。DS18B20 工作在 12 位模式下溫度字節(jié)中的位定義見表 23，表中的第一行表示溫度的低字節(jié)，第二行表示溫度的高字節(jié)，S 表示符號位。當基于 DS18B20 的溫度報警器 12 DS18B20 的工作模式依次選擇 11 位、10 位、9 位是時，末尾為零的低位數(shù)就分別對應(yīng)于一位、兩位和三位，舉例說明，當工作模式選擇 10 位時，最低兩位（即 2 位和 24位）均為 0，總有效位就變成 10 位。其中，數(shù)字位占 9 位，符號位也占一位，當3DS18B20 工作在 12 位分辨力時，溫度與數(shù)字輸出的對應(yīng)關(guān)系見表 24。表 23 DS18B20 中溫度字節(jié)中的位定義低八位字節(jié)（數(shù)據(jù)位） 2 322 1202 12 2 32 4高八位字節(jié)（符號位和數(shù)據(jù)位）S S S S S 2 62 52表 24 DS18B20 溫度與數(shù)字輸出的對應(yīng)關(guān)系溫度/℃ 數(shù)字輸出（二進制） 數(shù)字輸出（十六進制）+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+ 0000 0001 1001 0001 0191H+ 0000 0000 1010 0010 00A2H+ 0000 0000 0000 1000 0008H0 0000 0000 0000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0101 1111 FE6FH55 1111 1100 1001 0000 FC90H需要指出，溫度值本應(yīng)該為 12 位（其中，符號占一位） ，但因符號位從 1 位擴展成 5 位，故實際以 16 位補碼的形式讀出。高 5 位均為符號位，高 5 位“0”表示 t0℃，“1”表示 t0℃；低 11 位則以 ℃/LSB（最低有效位）的形式表示溫度值。 位激光 ROM芯片內(nèi)部有經(jīng)過激光修正的 ROM，內(nèi)含 64 位 ROM 編碼，包括產(chǎn)品系列號（高8 位） 、產(chǎn)品序號（中間 48 位）和 CRC 編碼（低 8 位） 。編碼格式如表 25。表 25 64 位激光 ROM 構(gòu)成MSB LSB MSB LSB MSB LSB8 位產(chǎn)品系列號 48 位產(chǎn)品序號 8 位 CRC 編碼5．高速暫存器（簡稱暫存器）它由便箋式 RAM、非易失性電擦寫 EERAM 所組成，后者用來存儲 tH 和 tL 值。數(shù)據(jù)先寫入 RAM，經(jīng)校驗后在傳給 EERAM。便箋式 EAM 占 9 個字節(jié)，第 0、1 字節(jié)是測量出的溫度信息，第 3 字節(jié)分