基于ds18b20的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于ds18b20的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在許多工作場(chǎng)所，應(yīng)進(jìn)行溫度檢測(cè)和溫度控制。常用的方法是通過(guò)溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)，并與一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行控制。DS18B20是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口的數(shù)字化傳感器,它具有微型化、低功耗、抗干擾能力強(qiáng)、易與微處理器接口等優(yōu)點(diǎn),可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微處理器接收處理。利用這種溫度傳感器構(gòu)成的溫度測(cè)量系統(tǒng)電路非常簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),并且適用于幾乎所有類(lèi)型的單片機(jī)。1sd18b20介紹1.1溫度載荷(1)3.0~5.5V單電源供電;(2)微型化、低功耗、抗干擾能力強(qiáng)、易與微處理器接口;(3)溫度測(cè)量范圍為-55℃~+125℃,測(cè)溫分辨率可達(dá)0.5℃;(4)3引腳TO-92小體積封裝或8引腳μSOP封裝;(5)可編程為9位~12位A/D轉(zhuǎn)換精度;(6)只需一根端口線(xiàn)就能與微處理器通訊;(7)每只DS18B20有唯一的序列號(hào)并可存入其ROM中,便于實(shí)現(xiàn)多芯片多點(diǎn)測(cè)量;(8)在使用中不需要任何外圍元件;(9)用戶(hù)可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。1.2如圖1所示，sd18b20的索引功能指示s18b201.3溫度傳感器和tlDS18B20內(nèi)部由64位閃速ROM、觸發(fā)器TH和TL、高速暫存存儲(chǔ)器、配置寄存器和8位CRC發(fā)生器等組成。64位閃速ROM的結(jié)構(gòu)如下:開(kāi)始8位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào),接著是每個(gè)器件的唯一的序號(hào),共有48位,最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼,這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線(xiàn)進(jìn)行通信的原因。非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,可通過(guò)軟件寫(xiě)入用戶(hù)報(bào)警上下限。高速暫存存儲(chǔ)器DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2PROM。后者用于存儲(chǔ)TH,TL值,數(shù)據(jù)先寫(xiě)入RAM,經(jīng)校驗(yàn)后再傳給E2PROM。而配置寄存器為高速暫存器中的第5個(gè)字節(jié),它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率,DS18B20工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。1.4ds18b20在系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)習(xí)科技由于DS18B20單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的,它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念,因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為:初始化DS18B20→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。2單-溫度測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。以單片機(jī)AT89C51為核心,由溫度傳感器DS18B20、鍵盤(pán)和LED顯示電路、電源電路及時(shí)鐘電路等組成。2.2市電轉(zhuǎn)換成直流電電源電路中主要使用的是由交流220V,50Hz的市電轉(zhuǎn)換成直流電,該部分電路由降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分組成,穩(wěn)壓集成塊采用7805。2.3k信息存儲(chǔ)模塊數(shù)據(jù)采集電路如圖3所示。ATMEL的AT89C51單片機(jī),內(nèi)有4K閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器,128B字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間,可直接推動(dòng)LED。由溫度傳感器DS18B20采集被控對(duì)象的實(shí)時(shí)溫度,提供給AT89C51的P3.7口作為數(shù)據(jù)輸入。2.4k電阻到電源P1口接4×4行列鍵盤(pán),P1.0~P1.3與行線(xiàn)相連,每條行線(xiàn)接10K的電阻到電源,P1.4~P1.7與列線(xiàn)相連。P0口用作7段數(shù)碼管的字段選擇信號(hào),控制數(shù)碼管的字段LED發(fā)光,P2口的P2.0~P2.3用于產(chǎn)生4位數(shù)碼管的位選擇信號(hào),控制應(yīng)該顯示的7段數(shù)碼管發(fā)光。3軟件方案的設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)程序流程系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示。3.2ds18b20的復(fù)位DS18B20的一線(xiàn)工作協(xié)議流程是:初始化→ROM操作指令→存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序。故主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟:每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位,復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令,最后發(fā)送RAM指令,這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求CPU將數(shù)據(jù)線(xiàn)下拉500微秒,然后釋放,DS18B20收到信號(hào)后等待16~60微秒左右,發(fā)出60~240微秒的低脈沖,CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。部分函數(shù)如下:3.2.1啟動(dòng)函數(shù)3.2.2等待響應(yīng)函數(shù)3.2.3讀數(shù)據(jù)函數(shù)3.2.3數(shù)據(jù)函數(shù)的寫(xiě)入3.2.4溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)啟動(dòng)3.2.5讀取溫度值函數(shù)4采用密閉劑,測(cè)試對(duì)象溫度傳感器DS1