資料介紹
目前,在工業控制的很多領域,溫度監控普遍是利用熱敏電阻組成的測溫電路,經過A/D與D/A轉換后實現測溫,但是由于熱敏電阻的不穩定性,導致測溫易受外界干擾、且精度不高。
DS18B20數字溫度傳感器是Dallas公司生產的1-Wire,即單總線器件,具有線路簡單、體積小的特點。因此用他組成一個測溫系統,具有線路簡單,在1根通信線可以掛很多這樣的數字溫度傳感器,十分方便。
l DS18B20性能特點
1.1 DS18B20特性及引腳分布
DS18B20測溫范圍在-55~+125℃;轉換精度9~12位進制數,可編程確定轉換的位數;測溫分辨率為9位精度為0.5℃,12位精度為0.062 5℃;轉換時間:9位精度為93.75 ms、10位精度為187.5 ms、12位精度為750 ms;內部有溫度上、下限告警設置。DS18B20采用TO-92封裝模式,其引腳功能描述見表1。
1.2 DS18B20的內部結構
DS18B20的內部結構如圖1所示,他主要包括溫度傳感器、64位激光ROM單線單口、存放中間數據的高速暫存器、用于存儲用戶設定的溫度上下限值、觸發器存儲與控制邏輯、8位循環冗余校驗碼發生器等。
2 單總線技術特性
單總線即只有1根數據線,系統的數據交換、控制都由這根線完成。主機或從機通過一個漏極開路或三態端口連至該數據線,以允許設備在不發送數據時能夠釋放總線,而讓其他設備使用總線。所有的單總線器件都要遵循嚴格的通信協議,以保證數據的完整性,基本的通信過程如下:主機通過拉低單總線至少。480μs產生Tx復位脈沖;然后由主機釋放總線,并進入Rx接收模式。主機釋放總線時,會產生一由低電平跳變為高電平的上升沿;單總線器件檢測到該上升沿后,延時15~60μs;單總線器件通過拉低總線60~240 μs產生應答脈沖;主機接收到從機的應答脈沖后,說明有單總線器件在線,然后主機就可以開始對從機進行ROM命令和功能命令操作。
3 基于DS18B20高精度數字溫度傳感器
基于DS18B20高精度數字溫度傳感器可以完成如下的功能:
(1)采用采用AT89S52單片機和DS18B20溫度傳感器通信,控制溫度的采集過程和進行數據通信;
(2)提供DS18B20的使用外圍電路、溫度顯示LED電路以及DS18B20和單片機的通信接口電路;
(3)利用發光二極管指示系統的工作狀態,DS18B20溫度傳感器內置溫度上下限;
(4)編寫C51程序,完成單片機對溫度數據的采集過程以及與DS18B20數據傳輸過程的控制。
4 系統設計
4.1 系統分析
基于單片機系統的高精度數字溫度計基本結構框圖如圖2所示。
高精度數字溫度計的主要功能模塊分3類:
輸入控制 在一定要求下,采取一定形式的控制方式實現溫度計不同功能的轉換,以及控制指令以一定方式傳送到單片機。
LED數碼顯示 單片機將數字溫度量發送到LED顯示模塊,并控制LED顯示模塊按照一定的格式顯示的功能。
數據采集 單片機通過對DS18B20的讀寫操作,完成對數據的存儲和讀取,從而實現單片機的存儲單元數據處理。
4.2 硬件電路
根據系統的控制要求,選擇Intel公司的80C52單片機,他包括數字溫度傳感器的數據采集、數據處理、晶振復位和溫度顯示電路。
DS18B20數字溫度傳感器是Dallas公司生產的1-Wire,即單總線器件,具有線路簡單、體積小的特點。因此用他組成一個測溫系統,具有線路簡單,在1根通信線可以掛很多這樣的數字溫度傳感器,十分方便。
l DS18B20性能特點
1.1 DS18B20特性及引腳分布
DS18B20測溫范圍在-55~+125℃;轉換精度9~12位進制數,可編程確定轉換的位數;測溫分辨率為9位精度為0.5℃,12位精度為0.062 5℃;轉換時間:9位精度為93.75 ms、10位精度為187.5 ms、12位精度為750 ms;內部有溫度上、下限告警設置。DS18B20采用TO-92封裝模式,其引腳功能描述見表1。
1.2 DS18B20的內部結構
DS18B20的內部結構如圖1所示,他主要包括溫度傳感器、64位激光ROM單線單口、存放中間數據的高速暫存器、用于存儲用戶設定的溫度上下限值、觸發器存儲與控制邏輯、8位循環冗余校驗碼發生器等。
2 單總線技術特性
單總線即只有1根數據線,系統的數據交換、控制都由這根線完成。主機或從機通過一個漏極開路或三態端口連至該數據線,以允許設備在不發送數據時能夠釋放總線,而讓其他設備使用總線。所有的單總線器件都要遵循嚴格的通信協議,以保證數據的完整性,基本的通信過程如下:主機通過拉低單總線至少。480μs產生Tx復位脈沖;然后由主機釋放總線,并進入Rx接收模式。主機釋放總線時,會產生一由低電平跳變為高電平的上升沿;單總線器件檢測到該上升沿后,延時15~60μs;單總線器件通過拉低總線60~240 μs產生應答脈沖;主機接收到從機的應答脈沖后,說明有單總線器件在線,然后主機就可以開始對從機進行ROM命令和功能命令操作。
3 基于DS18B20高精度數字溫度傳感器
基于DS18B20高精度數字溫度傳感器可以完成如下的功能:
(1)采用采用AT89S52單片機和DS18B20溫度傳感器通信,控制溫度的采集過程和進行數據通信;
(2)提供DS18B20的使用外圍電路、溫度顯示LED電路以及DS18B20和單片機的通信接口電路;
(3)利用發光二極管指示系統的工作狀態,DS18B20溫度傳感器內置溫度上下限;
(4)編寫C51程序,完成單片機對溫度數據的采集過程以及與DS18B20數據傳輸過程的控制。
4 系統設計
4.1 系統分析
基于單片機系統的高精度數字溫度計基本結構框圖如圖2所示。
高精度數字溫度計的主要功能模塊分3類:
輸入控制 在一定要求下,采取一定形式的控制方式實現溫度計不同功能的轉換,以及控制指令以一定方式傳送到單片機。
LED數碼顯示 單片機將數字溫度量發送到LED顯示模塊,并控制LED顯示模塊按照一定的格式顯示的功能。
數據采集 單片機通過對DS18B20的讀寫操作,完成對數據的存儲和讀取,從而實現單片機的存儲單元數據處理。
4.2 硬件電路
根據系統的控制要求,選擇Intel公司的80C52單片機,他包括數字溫度傳感器的數據采集、數據處理、晶振復位和溫度顯示電路。
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