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电路设计->综合电路图->综合电路图->基于DS18B20数字温度传感器的设计与实现

基于DS18B20数字温度传感器的设计与实现

作者:angelazhang时间:2015-06-27

目前,在工业控制的很多领域,温度监控普遍是利用热敏电阻组成的测温电路,经过A/D与D/A转换后实现测温,但是由于热敏电阻的不稳定性,导致测温易受外界干扰、且精度不高。

 
DS18B20数字温度传感器是Dallas公司生产的1-Wire,即单总线器件,具有线路简单、体积小的特点。因此用他组成一个测温系统,具有线路简单,在1根通信线可以挂很多这样的数字温度传感器,十分方便。
 
l DS18B20性能特点

1.1 DS18B20特性及引脚分布
 
DS18B20测温范围在-55~+125℃;转换精度9~12位进制数,可编程确定转换的位数;测温分辨率为9位精度为0.5℃,12位精度为0.062 5℃;转换时间:9位精度为93.75 ms、10位精度为187.5 ms、12位精度为750 ms;内部有温度上、下限告警设置。DS18B20采用TO-92封装模式,其引脚功能描述见表1。

1.2 DS18B20的内部结构
 
DS18B20的内部结构如图1所示,他主要包括温度传感器、64位激光ROM单线单口、存放中间数据的高速暂存器、用于存储用户设定的温度上下限值、触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码发生器等。
 
2 单总线技术特性
 
单总线即只有1根数据线,系统的数据交换、控制都由这根线完成。主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线,以允许设备在不发送数据时能够释放总线,而让其他设备使用总线。所有的单总线器件都要遵循严格的通信协议,以保证数据的完整性,基本的通信过程如下:主机通过拉低单总线至少。480μs产生Tx复位脉冲;然后由主机释放总线,并进入Rx接收模式。主机释放总线时,会产生一由低电平跳变为高电平的上升沿;单总线器件检测到该上升沿后,延时15~60μs;单总线器件通过拉低总线60~240 μs产生应答脉冲;主机接收到从机的应答脉冲后,说明有单总线器件在线,然后主机就可以开始对从机进行ROM命令和功能命令操作。
 
3 基于DS18B20高精度数字温度传感器
 
基于DS18B20高精度数字温度传感器可以完成如下的功能:
 
(1)采用采用AT89S52单片机和DS18B20温度传感器通信,控制温度的采集过程和进行数据通信;
 
(2)提供DS18B20的使用外围电路、温度显示LED电路以及DS18B20和单片机的通信接口电路;
 
(3)利用发光二极管指示系统的工作状态,DS18B20温度传感器内置温度上下限;
 
(4)编写C51程序,完成单片机对温度数据的采集过程以及与DS18B20数据传输过程的控制。
 
4 系统设计

4.1 系统分析
 
基于单片机系统的高精度数字温度计基本结构框图如图2所示。
高精度数字温度计的主要功能模块分3类:
 
输入控制 在一定要求下,采取一定形式的控制方式实现温度计不同功能的转换,以及控制指令以一定方式传送到单片机。
 
LED数码显示 单片机将数字温度量发送到LED显示模块,并控制LED显示模块按照一定的格式显示的功能。
 
数据采集 单片机通过对DS18B20的读写操作,完成对数据的存储和读取,从而实现单片机的存储单元数据处理。
 
4.2 硬件电路
 
根据系统的控制要求,选择Intel公司的80C52单片机,他包括数字温度传感器的数据采集、数据处理、晶振复位和温度显示电路。
 
4.3 软件设计
 
基于DS18B20数字温度传感器的软件设计采用C51编写程序,主要完成DS18B20的测量温度值计算及温度值的显示功能。其采用模块化设计,程序设计包括系统初始化、复位程序、读取温度程序、温度转换程序、数码管显示程序和延时程序,其总体流程图如图3所示。
5 结 语
 
基于DS18B20单总线技术的数字温度传感器以其线路简单、硬件开销少、成本低廉、软件设计简单优势有着无可比拟的应用前景,能较好地解决传统测温装置普遍存在的携带不便、易损坏、易受干扰等不足,可广泛的应用于工业控制


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