數(shù)字溫度計(jì)方案設(shè)計(jì)(參考版)
2025-05-13 05:50本頁(yè)面
【正文】 ============================= 。 。 。 。六、程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。預(yù)置斜率累加器比較低溫度系數(shù)振蕩器計(jì)數(shù)器1溫度寄存器Tx預(yù)置=0高溫度系數(shù)振蕩器0計(jì)數(shù)器2T1加1停止T2圖5DS18B20測(cè)溫原理圖在正常測(cè)溫情況下，℃，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果：首先用DS1820提供的讀暫存器指令（BEH）℃為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位（LSB），得到所測(cè)實(shí)際溫度的整數(shù)部分Tz，然后再用BEH指令取計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)剩余值Cs和每度計(jì)數(shù)值CD。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入,減法計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫圖2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性其輸出用，于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20的測(cè)溫原理。主機(jī)根據(jù)ROM的前 56位來(lái)計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù) 據(jù)是否正確。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行告警搜索。表1是部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度表示數(shù)據(jù)。例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+℃的數(shù)字輸出為0191H，℃的數(shù)字輸出為FF6FH，55℃的數(shù)字輸出為FC90H。圖中，S表示位。單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后， 5 ℃/LSB形式表示。溫度低位溫度高位THTL配置保留保留保留8位CRCLSB MSB當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。第5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。高速暫存RAM 的結(jié)構(gòu)為８字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖4所示。 令說(shuō)溫度報(bào)警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過(guò)軟件寫(xiě)入戶報(bào)警上下限。圖2外部封裝形式DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)：圖13為DS1820的內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含便箋式RAM），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器等七部分。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源；GND為地信號(hào)；VDD為可選擇的VDD引腳。DS18B20的管腳排列、各種封裝形式如圖2所示，DQ 為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳?！妗窳愦龣C(jī)功耗●可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫●，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快●用戶可定義報(bào)警設(shè)置●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件●測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以一線總線串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力●負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用與多點(diǎn)、遠(yuǎn)距離溫度檢測(cè)系統(tǒng)。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。溫度測(cè)量范圍為55～+125 攝氏度，可編程為9位～12 位轉(zhuǎn)換精度，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。五、電路原理及工作過(guò)程（1） DS18B20簡(jiǎn)單介紹DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。綜合上面的比較，而且方案二的系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，該測(cè)溫系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單、精確度較高、實(shí)現(xiàn)方便、軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單。從單片機(jī)的選擇上來(lái)看：C51和S51都是常見(jiàn)的單片機(jī)，但是我們?cè)贑51單片機(jī)的程序拷制過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題，因此選用S51單片機(jī)。而DS1820芯片已經(jīng)有了較為廣泛的應(yīng)用，方便購(gòu)買以及學(xué)習(xí)使用。方案選擇：兩方案的比較： 我們從分析電路可以知道兩個(gè)方案在理論上都是可行的。測(cè)溫范圍 －55℃～＋125℃，℃。采用數(shù)字溫度芯片DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。選擇AT89C51進(jìn)行單片機(jī)控制，用LCD1602實(shí)現(xiàn)溫度顯示?！妫ㄗ畲蟛怀^(guò)177。它將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換為周期T(單位為us)。單線輸出方式可以減少與為控制器連接的引腳數(shù)量。輸出信號(hào)的周期與熱力學(xué)溫度成正比。四、方案比較與選擇方案一：基于MAX6576的數(shù)字溫度計(jì)。測(cè)量相對(duì)誤差：≤2%，用數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示被測(cè)量的溫度。該系統(tǒng)利用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。二、實(shí)施方案該系統(tǒng)主要由溫度測(cè)量和數(shù)據(jù)采集兩部分電路組成，實(shí)現(xiàn)的方法有很多種，本方案采用數(shù)字溫度芯片DS18B20實(shí)現(xiàn)。電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)方案報(bào)告姓 名： 張 健 學(xué) 號(hào)： 04091442 姓 名： 孫傳達(dá) 學(xué) 號(hào)： 04091434 姓 名： 蔣馬利 學(xué) 號(hào)： 04091427 專業(yè)與班級(jí)： 電氣工程093班 設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 時(shí) 間： 2011 ～ 2012 學(xué)年
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