【正文】 p192 概述 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，常常需要通過傳感器將 非電量轉(zhuǎn)換成電量 。 傳感器的種類繁多，一般有： 壓力傳感器 ：主要用于各種壓力的測(cè)量。 溫度傳感器 ：主要用于各種溫度的測(cè)量。 振動(dòng)傳感器 ：包括測(cè)量振幅、速度、加速度等各種振動(dòng)和沖擊的傳感器。 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 對(duì)于傳感器，有時(shí)可以將傳感器的工作原理加上它的使用范圍作為傳感器的名稱來分類，如：應(yīng)變式壓力傳感器、壓電式加速度計(jì)、半導(dǎo)體溫度傳感器等。 電橋具有兩種基本的工作方式： 零點(diǎn)檢測(cè)；直接讀出電壓或電流差值。如果 R2/R3 等于一個(gè)固定值 K 。 對(duì)于電橋傳感器，要考慮電橋的輸出與被測(cè)值之間的線性關(guān)系、電橋的靈敏度、輸出信號(hào)的穩(wěn)定度等因數(shù)。 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 一、壓力傳感器 帶有應(yīng)變電橋的壓力傳感測(cè)量電路如圖 。 (1磅 = ) AD522：差分放大器，用于放大、調(diào)整傳感器輸出信號(hào)。并且克服溫度對(duì)輸入 電壓的漂移，如：環(huán)境溫度變化 177。 C，則最大 漂移將是 177。 AD542：接為跟隨器，以消除對(duì)濾波器的負(fù)載。具有兩路 177。 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 二、半導(dǎo)體溫度傳感器 P194 AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的一種溫度傳感器。 AD590 是一個(gè)電流源，流過的電流數(shù)值等于絕對(duì)溫度（ K）的度數(shù)，激勵(lì)電壓可以從 +4V － +30V。 圖 AD590電流源 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 AD590遠(yuǎn)距離測(cè)溫示意圖，如圖 圖 AD590遠(yuǎn)距離測(cè)溫示意圖 使用 AD590的測(cè)溫電路，見圖 。電路中通過調(diào)節(jié)電阻 R2 ，能對(duì)指定測(cè)溫范圍的中點(diǎn)溫度進(jìn)行校正。 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 圖 使用測(cè)溫電路 當(dāng) AD590置于 10℃ 的環(huán)境中，以 ℃ 為分度的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度。 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 AD590可通過 100 米或更長(zhǎng)的雙絞線連入接口電路。在單片機(jī)的控制系統(tǒng)中可以直接利用 A、 B 兩點(diǎn)的電壓值送 A/D 轉(zhuǎn)換器。 其原理為 t t2 兩個(gè)反向電流源疊加，得到兩點(diǎn)溫度的差值。 傳感器電阻與濕度之間呈現(xiàn) 非線性關(guān)系 ，傳感器電阻值又同時(shí) 受溫度影響 ，所以要對(duì)其進(jìn)行二維修正后才能得到正確的相對(duì)濕度值。 傳感器采用 CSK— 1 型陶瓷傳感器。用反相器構(gòu)成振蕩器產(chǎn)生 650KHz左右的方波電壓，經(jīng)射極跟隨器 T1，由電容 C2送給濕度傳感器。 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 濕度傳感器及其供電放大器電路 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 濕度的變化引起了濕度傳感器導(dǎo)通電阻 RH的改變，在相對(duì)濕度為 98% 時(shí)， RH的值為 20K；在相對(duì)濕度為 11% 時(shí)， RH的值為 20M ，濕度、導(dǎo)通電阻呈線性關(guān)系。 C C4 電容分別存儲(chǔ)方波信號(hào)的正半周及負(fù)半周電壓（電流放大器輸出的電流值，隨濕度而變化），分別送差動(dòng)放大器的正、負(fù)輸入端， RR R R8 都相等，在運(yùn)算放大器的輸出端得到的是電容C C4上的電壓絕對(duì)值之和，送后級(jí)電路進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。把彈簧連接到一個(gè) 可變電阻 上，其阻值的大小與施加在彈簧上的力成正比，當(dāng)力從 0 增加到 20 磅時(shí)，電阻從 100Ω變到 500Ω。 0 — 2V的輸出范圍提供每伏 10磅的數(shù)值。輸出電壓 Eout為 0 ~ 2V ，此輸出信號(hào)送 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。這樣便完成了力傳感器接口的校正。 介紹常用的 數(shù)字化傳感器 DS1820。 3)在使用中不需要任何外圍元件 4)溫度范圍 55℃ ~ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時(shí)精度為 177。 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 5)測(cè)量結(jié)果以 9 ~ 12 位數(shù)字量方式串行傳輸。 圖 DS1820封裝圖 DS1820封裝如圖 引腳中： GND：地線 Dq：數(shù)據(jù)輸入、輸出 Vdd：外結(jié)電源 NC：空腳 DS1820的結(jié)構(gòu) 1) DS1820的引腳、封裝、分類 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 圖 DS1820封裝圖 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 型號(hào) 項(xiàng)目 DS1820 DS18B20 DS18S20 DS18D20 DS1822 輸出（位） 9 9 ~ 12 9 9 9 測(cè)溫分辨率 177。 ℃ 177。 ℃ 177。 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 圖 DS1820數(shù)字溫度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 64位光刻 ROM的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48位是該 DS18B20自身的序列號(hào)，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 DS18B20中的溫度傳感器轉(zhuǎn)換數(shù)字，以 12位轉(zhuǎn)化為例：用 16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB形式表達(dá)，其中 S為符號(hào)位。其輸出格式如下圖： 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20的兩個(gè) 8比特的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于；如果溫度小于 0，這 5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 際溫度。 0191H=401D 401D =℃ 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 配置寄存器：該字節(jié)各位的意義如下： R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9位 ℃ 0 1 10位 ℃ 1 0 11位 ℃ 375ms 1 1 12位 ℃ 750ms 其低五位一直都是“ 1”， TM是測(cè)試模式位，在出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，傳感器處于工作方式。 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度低 8位數(shù)字 (輸出 ) 0 溫度高 8位數(shù)字 (輸出 ) 1 高溫限制 TH 2 低溫限制 TL 3 保留 4 保留 5 計(jì)數(shù)剩余值 6 每度計(jì)數(shù)值 7 CRC效驗(yàn)碼 8 表 62 DS1820暫存寄存器分配表 測(cè)溫工作原理見圖 低溫度系數(shù)晶振受溫度影響較小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖送給計(jì)數(shù)器 1； 高溫度系數(shù)的晶振隨溫度變化，其振蕩周期明顯變化，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入； 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 圖 DS1820工作原理圖 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器分別被預(yù)置每度計(jì)數(shù)值和在 55℃ 時(shí)所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。如此循環(huán)，直到計(jì)數(shù)器 2 到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的值 即為所測(cè)的溫度值。 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 DS1820與單片機(jī)的接口電路及編程 1) 接口電路 如圖 圖 DS1820與單片機(jī)接口電路 2) 編程 ① 指令代碼介紹 通常單片機(jī)是以 DS1820 ROM命令 和 DS1820 功能命令 來控制 DS1920工作的。 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 表 63a DS1820 ROM命令集 指令 代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 ROM中編碼（即 64位地址） 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64位 ROM編碼，訪問“一線總線”上讀編碼，相對(duì)應(yīng)的 DS1820器件做出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS1820的讀 /寫做準(zhǔn)備。 跳過 ROM CCH 忽略 64位 ROM地址，直接向 DS1820發(fā)溫度變換指令，適用于單一 DS1820工作 告警搜索命令 ECH 執(zhí)行后只有溫度越過設(shè)定值上限或下線時(shí)才做出響應(yīng)。 恢復(fù)E2PROM B8H 將 EEPROM中內(nèi)容拷貝到 REM中的第 3字節(jié)中 讀供電方式 B4H 讀 DS1820的供電方式，寄生供電時(shí)發(fā)“ 0”，外接供電時(shí)發(fā)“ 1” 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 DS1820單線通信功能是分時(shí)完成的 , 它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。操作協(xié)議為：初始化 DS1820（發(fā)復(fù)位脈沖） → 發(fā) ROM功能命令 → 發(fā)存儲(chǔ)器操作命令 → 處理數(shù)據(jù)。這樣才能對(duì) DS1820進(jìn)行預(yù)定的操作。 DS1820初始化、讀 /寫流程圖及源程序如下： 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 開始 初始化 DS1820 讀取溫度值送 55H、 56H 送顯示緩沖器 顯示 結(jié)束 開始 初始化 送 0CCH命令，跳過 ROM區(qū) 送溫度轉(zhuǎn)換命令 44H， 等待 750ms復(fù)位 送 0CCH命令，跳過 ROM匹配， 讀溫度命令 0BEH 讀取溫度值送 55H、 56H 結(jié)束 A、主程序 B、讀溫度程序流程圖 流程圖 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 開始 初始化，給 DQ引腳送 ＞ 480us的低電平 等待 DS1820回應(yīng) 判 DQ是否為 0？ 置位 70H=1 延時(shí) 結(jié)束 置位 70H=0 Y N 開始 設(shè)置循環(huán)變量 C=0, DQ=0, 延時(shí) 10us 寫一位到 DQ， 延時(shí) 50us, DQ=1 修改指針 R2=0? 結(jié)束 Y N 初始化 DS1820流程圖 寫 DS1820程序流程圖 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 一、主程序 B20MAIN: LCALL INIT_1820 。調(diào)用讀溫度子程序 MOV A, 56H 。屏蔽高位 MOV 61H, A 。讀數(shù)據(jù) SWAP A 。屏蔽高 4位 MOV 62H, A 。讀數(shù)據(jù)高字節(jié) ANL A, 0FH 。保存數(shù)據(jù)低位 貴州大學(xué)電子科學(xué)系 MOV A, 55H 。高、低數(shù)據(jù)交換 ANL A, 0FH 。保存數(shù)據(jù)高位 LCALL DISPLAY 。調(diào)用鍵盤子程序 CJNE A, 0AH, B20MAIN 。等待鍵推出子程序 LJMP MAIN0 。DS1820 復(fù)位、初始化 NOP