溫度傳感器工作原理

1、溫度傳感器工作原理1. 引腳 GND接 地。 DC為數(shù)字信號輸入 輸出端。 VDD為外接電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）2. 與單片機的連接方式單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20與單片機連接電路非常簡單，引腳1接地（GND,引腳3（VCC接電源+5V,弓I腳2（DQ接單片機輸入 輸出一個端口，電壓+5V和信號線（DQ 之間接有一個 4.7k 的電阻。由于每片DS18B20含有唯一的串行數(shù)據(jù)口，所以在一條總線上可以掛接多個DS18B20-FR L_L芯片。外部供電方式單點測溫電路如圖外部供電方式多點測溫電路如圖3. DS18B20的性能特點DS18B20溫度傳感器是美國 DALLAS半導體

2、公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器。與 傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單 的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下： 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信。多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能。 不需要外部器件。 在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 3.05.5V。 零待機功耗。 溫度以 912 位數(shù)字量讀出用戶可定義的非易失性溫度報警設置。報警搜索命令識別并標識超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件。負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，只是不能正常工作。4.內(nèi)部結構.D

3、S18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結構框圖64位ROM的位結構如圖大。幵始8位是產(chǎn)品類型的編號；接著是每個器件的唯一序號，共有4 8位；最后8位是前面5 6位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用單線進行通信的原因。非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL,可通過軟件寫入用戶報警 上下限數(shù)據(jù)。8位檢驗CRC48位序列號8位工廠代碼MSBLSB MSBLSB MSBLSBDS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的Wprom高速暫存RAM勺結構為9字節(jié)的存儲器，結構如圖前2字節(jié)包含測得的溫度信息。第3和4字節(jié)是TH和TL的拷貝

4、，是易失的，每次上電復位時被刷新。第5字節(jié)為配置寄存器，其內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率，DS18B20工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉化為相應精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖，其中，低5位一直為1; TM是測試模式位，用于設置 DS18B20在工作模式還是在測試模式，在DS18B20出廠時，該位被設置為0,用戶不要去改動；R0和R1決定溫度轉化的精度位數(shù)，即用來設置分辨率，其定義 方法見表*高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)是前面所有8字節(jié)的CRC碼可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當DS18B20接收到轉化命令后，幵始啟動轉化。轉化完成后的溫度

5、值就以16位的帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存RAM的第1、2字節(jié)中。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)。讀數(shù)據(jù)時，低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625 C/LSB形式表示。溫度值格式如圖圖中，S表示符號位。當S=0時，表示測得的溫度值為正值，可以直 接將二進制位轉化為十進制；當 S=0時，表示測得的溫度值為負值，要先 將補碼變成原碼，再計算十進制值。DS18B20完成溫度轉化后，就把測得的溫度值與 RAM中的TH TL字節(jié) 內(nèi)容作比較，若TTH或TV TL，則將該器件內(nèi)的報警標志位置位，并對 主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應。因此，可用多只DS18B20同時測量溫度并進行報警搜索。

6、5 DS18B20通信協(xié)議在對DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格保證讀寫時序，否則將無法 讀取溫度結果。根據(jù) DS18B20通信協(xié)議，主機控制 DS18B20完成溫度轉化 必須經(jīng)過3個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B2C進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM旨令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對 DS18B20進行預定 的操作。復位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號 后等待1660us，然后發(fā)出60240us的存在低脈沖，主CPU收到此信號 表示復位成功。DS18B20勺ROM!令如表RAM!令如表表*ROM指令表指令約定代碼功能溫度變化44H啟動DS18B

7、20進行溫度轉換，12位轉換時最長為750ms （9位為93.75ms），結果存入內(nèi)部 9字節(jié)RAM中讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中 9字節(jié)的內(nèi)容寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的3、4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命 令，緊跟該命令之后是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)復制暫存器48H將RAM中第3、4字節(jié)的內(nèi)容復制到 WPROM中重調(diào)Wprom0B8H將E2PROM中內(nèi)容恢復到 RAM中的第3、4字節(jié)讀供電方式0B4H讀DS18B20的供電模式。寄生供電時 DS18B2C發(fā)送0,外接電源供電DS18B20發(fā)送1表*RAM指令表指令約定代碼功能讀ROM33H讀取DS18B20溫度傳感器ROM中的編碼（即64位地址）符

8、合ROM55H發(fā)出命令之后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪冋單總線上與該編碼對應的 DS18B20使之作出響應，為下一步對該DS18B20讀寫作準備搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上 DS18B2 0的個數(shù)和識別64位ROM地址，為操作各器件作好準備跳過ROM0CCH跳過ROME作報警搜索命0ECH執(zhí)行后只有溫度超過設定值上限或下限的芯片才令能作出響應6.使用注意事項因為硬件幵銷小，需要復雜的軟件進行補償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS18B20進行讀寫編程時必須嚴格保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。當單總線上所掛 DS18B20超過8個時，就需要解決

9、微處理器的總線 驅動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時需加以注意。連接DS18B20電纜的長度超過50m時，最好采用屏蔽4芯雙絞線, 其中一對為接地線與信號線，另一組接 VCC和地線，屏蔽層在源端單點接 地，正常通信距離可達 150m在 DS18B20測溫程序中，向DS18B20發(fā)出溫度轉換時總要等到DS18B20的返回信號，一旦某個DS18B20接觸不好或斷線當程序讀該DS18B20時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。7.溫度數(shù)據(jù)的計算處理方法從DS18B20賣取出的二進制值必須先轉化成十進制值，才能用于字符的顯示。DS18B20的轉換精度為912位可選，為了提高精度采用 12位在采用12

10、位轉換精度時，溫度寄存器里的值是以0.0625為步進的，即溫度值為溫度寄存器里的二進制值乘以0.0625，就是實際的十進制溫度值。通過列舉觀察可以發(fā)現(xiàn)，一個十進制值與二進制值間有很明顯的關系，就是把二進制的高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的高半字節(jié)組成一個字 節(jié)，這個字節(jié)的二進制值化為十進制值后，就是溫度值的百、十、個位值,而剩下的低字節(jié)的低半字節(jié)化成十進制后，就是溫度值的小數(shù)部分。因為 小數(shù)部分是半字節(jié)，所以二進制值范圍是0F，轉化成十進制小數(shù)值就是0.0625的倍數(shù)（015倍）。這樣需要4位的數(shù)碼管來顯示小數(shù)部分。實際 應用不必有這么高的精度，采用一位數(shù)碼管來顯示小數(shù)，可以精確到0.1 Co表就是

11、二進制與十進制的近似對應關系表。小數(shù)部分二進制與十進制的近似對應關系表小數(shù)部分0123456789ABCDEF二進制值十進制值0011233455667889STR-36B的使用要點1. STR-36B功能概述STR-36B無線收發(fā)模塊是微功率、ISM全波段的無線通信模塊。該模塊內(nèi) 置控制cpu核心接收芯片外包金屬屏蔽外殼，保證了數(shù)據(jù)的可靠收發(fā)。2. STR-36B的實物照片、引腳及功能STR-36型引腳接口方式，為標準10針DIP連接Pin引腳名稱功能說明1GND電源地接電源地2VDD電源輸入+2.7-5.5VDC3TDB用戶備用接口可接用戶設備ADC,I/O 口，作為功能擴展使 用；可不接

12、4TDB用戶備用接口可接用戶設備ADC,I/O 口，作為功能擴展使 用；可不接5RESET復位腳低電平有效，15ms6TxD/TTL串行數(shù)據(jù)發(fā) 射端TTL(RxD)7RxD/TTL串行數(shù)據(jù)接收端TTL(TxD)8WakeUP無線喚醒（輸出）無線信號喚醒用戶設備，高電平喚醒；9B(RxD)RS-485 的 B，RS-232的 RxD DP(USB)10A(TxD)RS-485 的 A, RS-232 的 TxD DN(USB)性能參數(shù):型號STR-36型調(diào)制頻率標準型在 315.00470MHz特殊型在24002500MHz用戶可 選；調(diào)頻方式GFSK/MSK功能雙向發(fā)射/接收（半雙工）穩(wěn)頻方式

13、PLL取大發(fā)射功 率+10dBm靈敏度-118dBm工作電壓2.7-5.5V接口數(shù)據(jù)格 式8E1/8N1/8O1可靠通信距 離800m (outdoor)發(fā)射功耗27mA接收功耗16mA待機功耗10uA通信速率1.2kBit/s -300kBit/s用戶可選；用戶接口方 式TTL接口 /RS232 接口 /RS485 接口；工作濕度10%90相對濕度無冷凝工作溫度-40 C 85C外形尺寸43mmx20mmx5nO不 含天線）3. STR-36B的無線喚醒功能STR-36B無線發(fā)射模塊在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，若沒有設置無線喚醒功 能，則無線模塊一直保持發(fā)射或接收數(shù)據(jù)狀態(tài)；若設置無線喚醒功能，則

14、 無線模塊進入休眠狀態(tài)。當模塊的 WKEN引腳接低電平時，模塊工作在無線喚醒模式下。模塊上電復位后，處于接收狀態(tài)，在持續(xù)3S的時間內(nèi)，如果沒有接收到串口發(fā)來的數(shù)據(jù)，或沒有收到有效數(shù)據(jù)，則模塊進入休眠狀態(tài)。在休眠過程中，如果收到串口發(fā)來的喚醒信號或無線喚醒信號，則被喚醒，同時WKUP引 I腳輸出一個低電平脈沖信號。微處理器向該模塊的串口發(fā)1字節(jié)的數(shù)據(jù)可實現(xiàn)串口喚醒。模塊被喚醒后，若在3S的時間內(nèi)沒有收到串口發(fā)來的喚醒信號或無線喚醒信號，模塊又進入休眠狀態(tài)。4. STR-36B無線模塊硬件電路設計無線收發(fā)模塊電路天線的選擇天線的長度應取發(fā)射的14波長，當發(fā)射信號頻率為 433MHZ時，天線的最佳長

15、度為18cm為匹配，這里選擇 SANT307天線。無線收發(fā)模塊電路布局需要注意的問題無線收發(fā)模塊應該安裝在電路板邊緣，離幵周圍器件5mm以上，以免受分布參數(shù)影響而停震無線收發(fā)模塊電路的電源設置在實際應用中，STR-36B可與其他設備共用電源，但必須選擇紋波系數(shù)小 的電源，不建議使用幵關電源。另外，系統(tǒng)設備中若有其他設備，則需可 靠接地。液晶顯示模塊LCM16021.1602字符型LCM的特性 內(nèi)部具有字符發(fā)生器 RO（CGRO）即字符庫?？娠@示192個5X 7點陣字符，如圖，由該字符庫可看出LCM顯示的數(shù)字和字母部分的代碼值，恰好與ASCII碼表中的數(shù)字和字母相同。所以在顯示數(shù)字和字母時，只需

16、向LCM送人對應的ASCII碼即可。 模塊內(nèi)有64字節(jié)的自定義字符 RA（ CGRAM用戶可自定義8個5X7點 陣字符。 模塊內(nèi)有80字節(jié)的數(shù)據(jù)顯示存儲器（DDRAMLCM引腳引腳號符號引腳功能1GND電源地2VDD+5V邏輯電源3VEE液晶驅動電源4RS奇存器選擇（1數(shù)據(jù)奇存器，0叩令狀態(tài)寄存器）5RW讀寫操作選擇6E使能（下降沿觸發(fā)）714DB（數(shù)據(jù)總線，二態(tài)DB7引腳號符號引腳功能15E1背光電源，通常為+5V,并串聯(lián)一個電位器，調(diào)節(jié)背光亮度16E2背光電源地命令格式及功能說明1.清屏指令3將地址計數(shù)器(AC)的值設為02. 光標歸位指令指令功能指令編碼/msRSR/WDB7DB6DB5

17、DB3DB2DB1光標歸位000000001X1 -64功能：1把光標撤回到顯示器的左上方；2把地址計數(shù)器(AC)的值設置為0;3保持DDRA的內(nèi)容不變。3. 進入模式設置指令4.顯示開關控制指令功能：控制顯示器開 / 關、光標顯示 / 關閉以及光標是否閃爍。 參數(shù)設定的情況如 下：位名 設置D0= 顯示功能關1 =顯示功能開C0= 無光標1=有光標B0= 光標閃爍1=光標不閃爍5. 設定顯示屏或光標移動方向指令 功能：使光標移位或使整個顯示屏幕移位。參數(shù)設定的情況如下：S/C R/L 設定情況00光標左移1格，且AC值減101光標右移1格，且AC值加110顯示器上字符全部左移一格，但光標不動

18、11顯示器上字符全部右移一格，但光標不動6. 功能設定指令功能：設定數(shù)據(jù)總線位數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。參數(shù)設定的情況如下：設置0= 數(shù)位名DL據(jù)總線為 4 位1= 數(shù)據(jù)總線為 8 位0=顯仁顯示2行X7點陣/每字符F0=51=5X10點陣/每字符7. 設定CGRA地址指令功能：設定下一個要存入數(shù)據(jù)的 CGRA的地址8. 設定DDRA地址指令指令功能挹令編碼nsn/wD87DD6DMDBSDD2DB-1DBG設定PDRAM地址01CGR白砒 地址燈位)3功能：設定下一個要存入數(shù)據(jù)的 CGRA的地址9.讀取忙信號或AC地址指令指令功能指令騙碼R/WDB7DB6DBSDB3DB2DS1DB01FB機內(nèi)

19、容遼位)40功能：1讀取忙碌信號BF的內(nèi)容，BF=1表示液晶顯示器忙，暫時無法接收單 片機送來的數(shù)據(jù)或指令；當BF=0時，液晶顯示器可以接收單片機送來的數(shù)據(jù)或 指令;2讀取地址計數(shù)器(AC)的內(nèi)容。10. 數(shù)據(jù)寫入DDRA或 CGRA指令一覽扌旨令功能挹令編訶嘛/USRSR/WDB7DB6DB5DEUDB3DB2DB1DBG數(shù)據(jù)與入到DDRAM或CGRAM1要寫入的數(shù)據(jù)刃恥功能：1將字符碼寫入DDRAM以使液晶顯示屏顯示出相對應的字符 2將使用者自己設計的圖形存入CGRAM11.從CGRA或 DDRA讀出數(shù)據(jù)的指令一覽AT89S51 引腳圖 ,AT89S51 單片機引腳說明及管腳定義AT89S

20、51引腳圖AT89S51是一個低功耗，高性能 CMOS啦單片機，片內(nèi)含4k BytesISP（In-system programmable） 的可反復擦寫 1 000次的 Flash 只讀程序存儲器， 器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單 元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價 比的解決方案。AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲 器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM，32個外部雙

21、向輸入/輸出（I/O） 口， 5個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷， 2個16位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙 工串行通信口，看門狗（ WDT 電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。AT89S51引腳圖此外，AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設 置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAMt時計數(shù)器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM勺數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直 至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有 PDIP、TQFP和PLCC等三 種封裝 形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性：兼容MCS-51指令系統(tǒng)Flash ROM 32個雙向I/O 口 2個16

22、位可編程定時/計數(shù)器全雙工UART串行中斷口線 2 個外部中斷源 中斷喚醒省電模式 4k可反復擦寫（1000次）ISP 4.5 -5.5V 工作電壓時鐘頻率 0-33MHz 128x8bit 內(nèi)部 RAM 低功耗空閑和省電模式 3 級加密位 軟件設置空閑和省電功看門狗（WDT電路靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程雙數(shù)據(jù)寄存器指針編輯本段 _主要性能特點1、 4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器；2、 128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM；3、32個外部雙向輸入 /輸出（I/O ） 口；4、 5個中斷優(yōu)先級、2層中斷嵌套中斷；5、6個中斷源；6、2個16位可編程定時器/計數(shù)器；7、2

23、個全雙工串行通信口；8、看門狗（WDT電路；9、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；10、與 MCS-51 兼容；11、 全靜態(tài)工作： 0Hz-33MHz;12、三級程序存儲器保密鎖定；13、可編程串行通道；14、低功耗的閑置和掉電模式。管腳說明VCC電源電壓輸入端。GND電源地。P0 口： P0 口為一個 8位漏級幵路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠 用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出 原碼，此時 P0外部必須被拉高。P1 口：

24、P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高， 可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi) 部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4個TTL門電流，當P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi) 部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出

25、地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地 址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口： P3 口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平， 并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL ）這是由于上拉的緣故。P3 口除了作為普通 I/O 口，還有第二功能：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INTO（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 TO （ TO定時器的外部計數(shù)輸入）P3.5 T1 （ T1定時器的外部