基于ds18b20的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計

基于ds18b20的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計

在許多工作場所，應進行溫度檢測和溫度控制。常用的方法是通過溫度傳感器進行檢測，并與一臺機器進行控制。DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的“一線總線”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、易與微處理器接口等優(yōu)點,可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供微處理器接收處理。利用這種溫度傳感器構(gòu)成的溫度測量系統(tǒng)電路非常簡單,易于實現(xiàn),并且適用于幾乎所有類型的單片機。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、易與微處理器接口;(3)溫度測量范圍為-55℃~+125℃,測溫分辨率可達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)只需一根端口線就能與微處理器通訊;(7)每只DS18B20有唯一的序列號并可存入其ROM中,便于實現(xiàn)多芯片多點測量;(8)在使用中不需要任何外圍元件;(9)用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。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:開始8位是產(chǎn)品類型的編號,接著是每個器件的唯一的序號,共有48位,最后8位是前56位的CRC校驗碼,這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。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。高速暫存存儲器DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2PROM。后者用于存儲TH,TL值,數(shù)據(jù)先寫入RAM,經(jīng)校驗后再傳給E2PROM。而配置寄存器為高速暫存器中的第5個字節(jié),它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率,DS18B20工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應精度的數(shù)值。1.4ds18b20在系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)時習科技由于DS18B20單線通信功能是分時完成的,它有嚴格的時隙概念,因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為:初始化DS18B20→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。2單-溫度測量系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。以單片機AT89C51為核心,由溫度傳感器DS18B20、鍵盤和LED顯示電路、電源電路及時鐘電路等組成。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信息存儲模塊數(shù)據(jù)采集電路如圖3所示。ATMEL的AT89C51單片機,內(nèi)有4K閃爍可編程可擦除只讀存儲器,128B字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器空間,可直接推動LED。由溫度傳感器DS18B20采集被控對象的實時溫度,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,P1.0~P1.3與行線相連,每條行線接10K的電阻到電源,P1.4~P1.7與列線相連。P0口用作7段數(shù)碼管的字段選擇信號,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,控制應該顯示的7段數(shù)碼管發(fā)光。3軟件方案的設(shè)計3.1系統(tǒng)程序流程系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示。3.2ds18b20的復位DS18B20的一線工作協(xié)議流程是:初始化→ROM操作指令→存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序。故主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟:每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位,復位成功后發(fā)送一條ROM指令,最后發(fā)送RAM指令,這樣才能對DS18B20進行預定的操作。復位要求CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒,然后釋放,DS18B20收到信號后等待16~60微秒左右,發(fā)出60~240微秒的低脈沖,CPU收到此信號表示復位成功。部分函數(shù)如下:3.2.1啟動函數(shù)3.2.2等待響應函數(shù)3.2.3讀數(shù)據(jù)函數(shù)3.2.3數(shù)據(jù)函數(shù)的寫入3.2.4溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)啟動3.2.5讀取溫度值函數(shù)4采用密閉劑,測試對象溫度傳感器DS1