温度控制报警器课件

1、成都电子机械高等专科学校开 题 报 告 姓 名 林春波 学 号 18号 导师姓名 雷婷 职 称 专 业 电子信息工程技术 毕业设计方向 题 目 温度控制报警器 年 月 日温度控制报警器第一章：序论1.1温控警报器的原理1.2温控警报器的广泛运用1.3温控警报器的主要功能介绍第二章：主要元器件的介绍2.1温度传感器的原理2.2温度传感器的发展及运用2.3单片机的选用及其功能介绍2.3.1单片机引脚介绍2.3.2单片机工作原理2.4 DS18B20温度传感器的介绍2.4.1引脚介绍2.4.2DS19B20的内部结构2.4.3DS18B20的工作原理2.4.4DS18B20的测温原理2.4.5DS1

2、8B20的ROM命令2.5四位数码管工作原理第三章：温控警报器系统硬件主要模块3.1单片机的最小系统3.2温度采集模块3.3温度显示模块3.4键盘输入控制模块3.5输出报警模块第四章：单片机程序设计4.1温度采集程序4.2温度显示程序4.3键盘输入程序4.4输出报警程序 总结 致谢 参考文献 附录A 总电路图 附录B 元器件清单 附录C 温控报警器总程序 第一章1.1温控报警器的工作原理本温控报警器由一个DS18B20温度传感器采集外部温度，然后将采集到的温度信息传送到单片机内，单片机通过处理，将信息输出到数码管上，使数码管显示当前温度传感器采集到的温度，我们通过外设键盘，可设置报警的温度范围

3、，如果传感器采集到的温度高于设置的温度，或者低于设置的温度，单片机自动处理，输出一个警报信号，发出叫声并且红灯闪烁！1.2温控警报器的运用温控警报器用于防火在炎热的夏天或者是干燥的冬天，火灾都都是人们不可小视的灾难，因此预防火患可以提高人们生活的安全性，我们将温控报警器安置在恰当的位置，如果温度过高，温控报警器就自动报警，让人们知道哪里哪里可能即将发生火灾，人们好尽快的将火灾灭杀在襁褓之中，极大的减小了火灾的可能！温控警报器在电子产品上得运用电子产品由于过于精密，很多电子产品只能工作于一定的温度条件下，如果环境温度高于或者是低于某个温度值，产品的性能就达不到最好，对于一些精密的测量，就会有很大

4、的影响，反之，如果用温控警报器加以监控，就可以知道这些电子产品的工作是否正常，测量的值是否该加以修正，或者该去改变这些电子产品的工作环境！比如：温度通过影响电源中的电容和半导体元器件，进而影响到电源的性能：温度变化会引起输出电压变化， 即通常讲的温飘。温度对AC/DC电源影响大是因为大部分AC/DC电源都大量使用铝电解电容（如滤波电容、储 能电容、启动电容），铝电解电容除了容量大、 耐高压外无任何优点，若电脑电源使用质量差的铝电解电容，可能发生低温不启动、高温容易坏（铝电解电容中电解液干枯所致）。 温度对DC/DC电源影响不大也是因为电容，DC/DC电源中不是使用铝电解而大多使用钽电

5、容、瓷片电容等，当然他们的价格也不会是同一个 档次。温度对电容的影响如下：一般情况下，电容的寿命随温度的升高而缩短，最明显的是电解电容器。一个极限工作温度为85的电解电容器， 在温度为20的条件下工作时，一般可以保证180000小时的正常工作时间，而在极限温度85的条件下工作时，一般情况仅仅可以保证2000小时的正常工作时间。任何电容器都有一个损耗角正切值，即电容器的损耗。一般情况下正切值是随温度的升高而增加的。例如CC10型超高频瓷介电容的损耗角正切值，在正常温度下（20±5），为0.0012，在正极限温度下（85），却为0.0018，可以看出，受温度的影响是较

6、大的！有了温控警报器对环境温度的监测，就可以最大可能的保护电源，及各种电子元器件！除此之外，温控警报器还大量的运用于工业，农业，军事，人们的日常生活让人类更加放心的工作生活！1.3本温控警报器的主要功能a.采集到温度并输送到数码管显示环境温度b.本温控警报器的精度为0.5度c.通过键盘可设置报警的温度范围d.当环境温度超过报警温度范围，输出报警：红灯闪烁，并附有报警声音！第二章：主要器件的介绍2.1温度传感器的原理温度传感器是工业生产中最常见的一种传感器。它将物体的温度转化为电信号输出，它具有结构简单，测量范围宽，稳定性好、精度高等优点。不同的温度传感器制作方法不同，常见的有热敏电阻、热电偶和

7、集成型产品。其发展大体经历了从分体式、模拟集成到智能型阶段。现在的温度传感器不仅温度信号输出，还可以集成湿度测量，信号输出也由原来的单一信号变成多样化的输出形式，可以进行远距离通信，数据可以根据需要进行记录、上限报警和自控控制等多种功能。热电偶有标准热电偶和非标准热电偶两种，标准热电偶严格遵循热电势与温度之前的关系，并有统一的分度号，其误差也在允许范围之内。非标准热电偶通常是根据特殊测量需要制作而成的，它没有测量范围上没有统一的标准，也没有分度号。  热电阻用得最多的当属铂电阻和铜热电阻，铂电阻测量温度范围更大，精度更高。铂电阻和铜热电阻其电阻和温度变化值都有统一的标准。Rt=R01

8、+（t-t0），它只跟初始温度和材料温度系数有关。现在用的智能集成型温度传感器采用单片机技术，里面装有多位模数信号转换器，其测量精度更高，分辨力更是高达0.03度，里面还可以集成日历时钟，实现多种测量模式之间切换，输出更具规范化和标准化，可以有效抑制周围环境对温度信号输出的干扰，使得测量值更加精确。温度传感器输出的温度不是待测物现在的温度，通常会有一定的误差。对于需要精确测量的场合，需选用响应速度更快的传感器。在测量过程要保护要探头，探头的寿命远远低于整个测量系统的寿命，当输出不正确的时候要及时更换。在响应时间要求不高的场合，可以用专用套管将探头包裹起来，主要可以延长探头的使用时间，不过这样会

9、影响测量精度，两者之间需权衡好。很多热敏电阻表面都有涂敷层，要保护涂敷层不被损坏，涂敷层具有传温和保护里面元件的作用，可以防潮防腐蚀。 类型及发展方向 现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段。(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；(2)模拟集成温度传感器控制器；(3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。进入21世纪后

10、，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展称重传感器。2.2温度传感器的发展及运用 温度传感器的发展当前，虽然主要的温度传感器，如热电偶、热电阻及辐射温度计等的技术已经成熟，不能满足许多领域的要求，尤其是高科技领域。因此，各国专家都在针对性的竞争开发各种新型温度传感器及特殊的实用测量技术。但是在传统的场合成熟的温度传感器任然的的广泛应用，运用于人们的生活，贴近人们的生活，由于人们对生活质量的要求越来越高，所以传统的传感器任然占有巨大的市场！几种新型的温度传感器如下：1光纤温度传感器光导纤维（简称光纤）自

11、20世纪70年代问世以来，随着激光技术的发展，从理论和实践上都已证明它具有一系列的优越性，光纤在传感技术领域中的应用也日益受到广泛重视。光纤传感器是一种将被测量的状态转变为可测的光信号的装置。它是由光耦合器、传输光纤及光电转换器等三部分组成。目前已有用来测量压力、位移、应变、液面、角速度、线速度、温度、磁场、电流、电压等物理量的光纤传感器问世，解决了传统方式难以解决的测量技术问题。据统计，目前约有百余种不同形式的光纤传感器，用于不同领域进行检测。可以预料，在新技术革命的浪潮中，光纤传感器必将得到广泛的应用，并发挥出更多的作用。热电偶是传统的温度传感器，用途非常广泛。近年来，又发展出了一种新的测

12、温技术，能在火灾事故预警中有独特的应用。这种新型温度传感器称为特种测温热敏电缆，又被称为连续热电偶Continuous Thermocouple)或寻热式热电偶（Heating Seeking Thermocouple）。 热敏电缆利用电偶热电效应，但测量的不是偶头部的温度，而是沿热电极长度上最高温度点的温度。由于这种独特功能，最初被发达国家作为高精技术设备铺设在航空母舰、驱逐舰的舰舱以及军用飞机等军事设备中。目前，已被广泛应用到各个领域来预防和减少因“过热”引起的事故和损失。目前，热敏电缆主要有两种产品类型（FTLD和CTTC），它们测温原理相同，只是技术参数不

13、同。构成外层保护管：FTLD型采用双层聚四氟乙烯，CTTC型采用铬镍铁合金。为有效避免测量环境中的粉尘、油脂以及水分等介质浸入，以及温度范围不同而引起的误报，故采用不同材料。测温元件：K型热电偶。目前现有的产品长度约615m，若需长度加大，可以将几根热敏电缆连接起来。外径尺寸FTLD为f3.5mm，CTTC为f9.318.7mm，可安装在传统探头无法铺设到的恶劣环境中。工作温度 FTLD为-40200，CTTC为-40899。分度与灵敏度 热敏电缆的分度与普通热电偶相近，由于连续热电偶的“临时”热接点不是紧密连接，热接点之外两电极间也并非完全绝缘，所以热敏电缆的输出热电势与

14、同种热电偶相比稍有降低，换算成温度大约相差十几摄氏度，这对于火警预报来说是可以接受的。弯曲半径 除和热敏电缆组成材料的性能和质量有关外，还与隔离材料的密实程度有关。一般弯曲半径为热敏电缆外径的1020倍。2智能温度传感器进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1。目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是912位A/D转换器，分辨力一般可达0.50.

15、0625。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高0.03125，测温精度为±0.2。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。以AD7817型5通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27s、9s。新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如，DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟(RTC)，使其功能更加完善。DS1624还增加了存储功能，利用芯片内部256字节的E2PROM存储器，可存储用户的短信息。另外，智能温度传感器正从单

16、通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择，主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式，有的还增加了低温极限扩展模式，操作非常简便。对某些智能温度传感器而言，主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率(典型产品为MAX6654)，分辨力及最大转换时间(典型产品为DS1624)。智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的。典型产品有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能温度控制器适配各种微控制器，构成智能化温控系统;它们还可以脱离微控制器单独工作，自行构成一

17、个温控仪。温度传感器的运用1.热电偶在工业制造中发挥的作用 什么叫热电偶：热电偶主要是用来测量温度，故美起名：温度传感器，中航自控：现在温度传感器应用很广泛，比如：民用热电偶分：电饭煲用热电偶，冰箱用热电偶，燃气灶用热电偶，汽车用热电偶，电熨斗用热电偶，电脑等等。工业用的热电偶：军用的，大炮，导弹，飞船，消防坦克，航空航天，工业用的：冶金冶炼，石油化工，火电核电，制造业，机械制造、玻璃陶瓷、塑料橡胶、酿酒制药、轻工纺织、食品、烟草、水处理、等工业行业，为何非要用热电偶，深圳中航自控提醒您：比如消防坦克：当坦克开进火场，距离多远就不能往前走，所以外部要有热电偶，驾驶员通过仪表看到外部温

18、度太高，就不能再往前走，还要看内部温度。像炼钢炼铁，你说钢水温度在1300度，但是要有参照或依据，过去就是通技术人员的眼睛来确认温度，感觉温度到达要求了，就说明这炉钢水完成了，可是现在不行啊，我们要保正产品质量，就要求精测精控，所以必须用热电偶才能达到要示。湿度传感器探头,不锈钢电热管PT100传感器,铸铝加热 器,加热圈流体电磁阀。2.人体测温体温计的工作原理是，普通测量方式，是水银，由于水银受到体温的影响，产生微小的变化，水银体积的膨胀，使管内水银柱的长度发生明显的变化。人体温度的变化一般在35到42之间，所以体温计的刻度通常是35到42，而且每度的范围又分成为10份，因此体温计可精确到1

19、/10度，由于水银对人体可能构成危害，随着科学技术的发展，现在发明电子式体温计，可以说解决了很多难题，因为目前已经出现很多类型的新式体温计。电子式体温计利用某些物质的物理参数(如电阻、电压、电流等)与环境温度之间存在的确定关系，将体温以数字的形式显示出来，读数清晰，携带方便。其不足之处在于示值准确度受电子元件及电池供电状况等因素影响，比如玻璃体温计。温度传感器应用于麻醉机热敏电阻元件温度传感器由麻醉机送出的空气如果温/湿合宜，能使病人呼吸舒适，还可避免因吸入干冷空气所引起的喉痛。因此，输气系统的温度必须加以监测和控制，以确保能提供温度适宜的气流。热敏电阻元件温度传感器正是根据这种需要而设计的，

20、它可直接安装在空气通道中来监测空气的温度，传感器和测量气流温度的微控制器配合可用来控制和调节气流的温度。 热敏电阻用于血液分析仪  热敏电阻元件温度传感器可用来监测厢室、扩散灯和油冷式马达的温度，以免过热。如有过热现象，立即停机使其冷却。为了控制样品的温度，对于温度的测量必须准确，测出的温度需要尽量接近实际温度。温度传感器应用于监测系统监测冷藏箱温度的传感器似乎相当直观明了，但有没有想过用传感器来监测我们的活动方式?一些老年人发现，监测技术可以让他们在家里待得更久，并且改善生活质量。所有远程监测和远程健康系统的最终目的是改善病人护理工作。虽然许多老年人身边都有个人紧急响应系

21、统(PERS)按钮，那样遇到紧急情况可以摁按钮求救，但许多人并没有使用按钮，其中有诸多原因：他们可能身体伤残、意识混乱，或远离按钮。比如说，丈夫患早老性痴呆病的妇女可能很难在晚上睡好觉，因为她提心吊胆，时时防着丈夫在夜间乱走。而监测系统改变了这种情况：如果他离床太久，就会发出警报。不仅仅只有床头传感器能够有此效果。例如明尼苏达州的Healthsense公司，其eNeighbor远程监测系统可提供12种传感器，这些基于Wi-Fi的传感器包括床头传感器、厕所传感器、接触传感器和运动传感器。但光靠传感器未必会告诉某人需要帮助，所以Healthsense的系统会分析数据，评估病人是不是偏离了通常的活动

22、模式;若有偏离，就表明可能有问题。这种系统可将不同传感器获得的信息关联起来，并且使传感器算法适应患者的一般活动或在家里走动的规律。一旦确立了模式，系统就会根据这些信息评估患者在预期活动范围之内，还是在预期活动范围之外，然后，它会发出相应的警报。2.3 单片机的选用及功能介绍AT89S51 是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS型8位单片机，片内含4Kbytes 的可编程的Flash只读程序存储器，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash ROM程序存储器，并支持可在线编程（ISP）功能；另一方面，由于价格低、因而被广泛应用于许多高性价比的场合，如工业控制、消费电子等各种控制领域

23、，对于简单的测温系统而言，它已经足够。单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。设计中采用89S51单片机。其主要特性如下：1.与MCS-51产品指令系统完全兼容；2.4K字节可编程闪烁存储器；3.1000擦写周期；4.4.05.5V工作电压范围；5.全静态工作：0Hz-33MHz；6.程序存储器具有3级加密保护；7.128*8位内部RAM；8.32可编程I/O线；9.两个16位定时器/计数器；10.6个中断源和2个优先级；11.可编程全双工串行通道； 图2.1 89S51单片机引脚图1

24、2.低功耗的闲置和掉电模式；13.看门狗（WDT）及双数据指针；14.具有JTAG接口，可方便地在线编程或在系统编程。15.AT89S51 单片机为40引脚双列直插式封装。其引脚排列和逻辑符号如图2.1 所示。2.3.1各引脚功能简单介绍如下： 1.VCC：供电电压。2.GND：接地。3.P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部电位必须被拉高。4.P1口：P1

25、口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，电位被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。5.P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入。作为输入时，P2口的管脚电位被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，

26、它利用内部上拉的优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。6.P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)，也是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口：P3.0 RXD(串行输口)；P3.1TXD(串行输出口) ；P3.2 INT0(外部中断0)；P3.3 INT1(外部中断1) ；P3.4 T0(定时器0外部输入)；P3.

27、5 T1(定时器1外部输入)；P3.6 WR (外部数据存储器写选通)；P3.7 RD (外部数据存储器读选通)。同时P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。7.RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。8.ALE / PROG ：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SF

28、R8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。9.PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期PSEN两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。10.EA/VPP：当EA保持低电平时，访问外部ROM；注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，访问内部ROM。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。11.XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。12.XTAL2：

29、来自反向振荡器的输出。 2.3.2单片机的工作原理其实单片机就是一个电脑，只不过是微型的，麻雀虽小，五脏俱全：它内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，它主要是作为控制部分的核心部件。单片机是靠程序的，通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的

30、系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！2.4 DS18B20温度传感器的介绍2.4.1引脚介绍1、 GND为电源地2、 DQ为数字信号输入/输出端3、VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。DS18B20的实物图DS18B20引脚图2.4.2DS19B20的内部结构DS18B20主要由64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL及配置寄存器等组成，见图2.3。 64 位 ROM 和 单 线 接 口 高速缓存 存储器与控制逻辑 温度传感器 高温触发器TH 低温触发器TL 配置寄存器 8位CRC发生器 VD

31、D DQ VD1 VD2 C 图2.3 DS18B20内部结构图1) 64位光刻ROM。开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前56位的CRC校验码，非挥发的温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值。64位闪速ROM的结构如下表2-2所示。表2-2 ROM结构8b位检验CRC 48位序列号 8位工厂代码（10H） MSB LSB MSB LSB MSB LSB2) 9字节高速缓存存储器，结构如表2-3所示表2-3 DS18B20内部存储器结构字节0 温度测量值LSB（50H） 字节1 温度测量值MSB（50H） E2PROM 字节2 TH高

32、温寄存器 ß-à TH高温寄存器 字节3 TL低温寄存器 ß-à TL 低温寄存器 字节4 配位寄存器 ß-à 配位寄存器 字节5 预留（FFH） 字节6 预留（0CH） 字节7 预留（IOH） 字节8 循环冗余码校验（CRC） DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2PRAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B2

33、0工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。它的内部存储器结构和字节定义如表2-4和表2-5所示。低5位一直为，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。 表2-4 DS18B20字节定义TM R1 R0 1 1 1 1 1 DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率，详见表2-5。表2-5 DS18B20分辨率设置R1 R0 分辨率/位温度最大转向时间/ms 0 0 9 93.75 0 1 10 187.5 1 0 11 375 1 1 12 750 由表2-5可见，分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。

34、因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。3) 温度数据值格式。当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625LSB形式表示。温度值格式见表2-6所示。表2-6 温度数据值格式23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4 LS 字节 S S S S S 26 25

35、24 MS字节 其中“S”为标志位，对应的温度计算：当符号位S0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2-7是一部分温度值对应的二进制温度数据。表2-7一部分温度对应值表温度/ 二进制表示 十六进制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H +25.0625 0000 0001 1001 0000 0191H +10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H +0.5 0000 0000 00

36、00 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H -0.5 1111 1111 1111 0000 FFF8H -10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH -25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6FH -55 1111 1100 1001 0000 FC90H 2.4.3 DS18B20的工作原理工作时，主机控制DS18B20使各种命令对DS18B20进行操作:初始化DS18B20，发ROM功能指令、发存储器操作指令。这些ROM和RAM指令集如表2-8和表2-9所示。表2-8 ROM指令表指令 约定代码 功 能

37、读ROM 33H 读DS18B20 ROM中的编码 匹配ROM 55H 发出此命令之后，接着发出64位ROM编码，访问单线总线上与该编码相对应的DS18B20 使之作出响应，为下一步对该DS18B20的读写作准备 搜索ROM 0F0H 用于确定挂接在同一总线上DS18B20的个数和识别64位ROM地址，为操作各器件作好准备 跳过ROM 0CCH 忽略64位ROM地址，直接向DS18B20发温度变换命令，适用于单片工作。 报警搜索 命 令 0ECH 执行后，只有温度超过设定值上限或者下限的片子才做出响应 表2-9 RAM指令表温度变换 44H 启动DS18B20进行温度转换，转换时间最长为500

38、MS，结果存入内部9字节RAM中 读暂存器 0BEH 读内部RAM中9字节的内容 写暂存器 4EH 发出向内部RAM的第3，4字节写上、下限温度数据命令，紧跟读命令之后，是传送两字节的数据 复制暂存器 48H 将E2PRAM中第3，4字节内容复制到E2PRAM中 重调E2PRAM 0BBH 将E2PRAM中内容恢复到RAM中的第3，4字节 读 供 电 方 式 0B4H 读DS18B20的供电模式，寄生供电时DS18B20发送“0”，外接电源供电DS18B20发送“1” 根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：1. 每一次读写之前都必须要对DS18B20

39、进行复位；2. 复位成功后发送一条ROM指令；3. 最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1560微秒左右后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，具体工作方法如图2.4，2.5，2.6所示。(1) 初始化时序 图2.4 初始化时总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，主机响应应答脉冲。应答脉冲使主机知道，总线上有从机设备，且准备就绪。主机输出低电平，保持低电平时间至少480us，以产生复位脉冲。接着主机释放总线，4.7K上拉电阻

40、将总线拉高，延时1560us，并进入接受模式，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，再延时480us。(2) 写时序图2.5 写时序写时序包括写0时序和写1时序。所有写时序至少需要60us，且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间，都是以总线拉低开始。写1时序，主机输出低电平，延时2us，然后释放总线，延时60us。写0时序，主机输出低电平，延时60us，然后释放总线，延时2us。(3) 读时序 图2.6读时序总线器件仅在主机发出读时序是，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60us，且在2次独立的读时序之间至少需要1

41、us的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线状态。主机输出低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取总线当前电平，然后延时50us。2.4.4 DS18B20的测温原理DS18B20的测温原理如图2.7所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数

42、门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器 1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用，于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器

43、值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。增加 停止 减法计数器 斜坡累加器 减到0 减法计数器 预 置 低温度系数 振 荡 器 高温度系数 振 荡 器 计数比较器 预 置 温度寄存器 减到0 图2.7 DS18B20测温原理图在正测温情况下，DS1820的测温分辨力为0.5，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果：首先用DS1820提供的读暂存器指令（BEH）读

44、出以0.5为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位（LSB），得到所测实际温度的整数部分Tz，然后再用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度计数值CD。考虑到DS1820测量温度的整数部分以0.25、0.75为进位界限的关系，实际温度Ts可用下式计算：Ts=（Tz-0.25）+(CD-Cs)/CD2.4.5DS18B20的ROM命令1、Read ROM33H2、Match ROM55H 这个是匹配ROM命令，后跟64位ROM序列，让总线控制器在多点总线上定位一只特定的DS18B20。只有和64位ROM序列完全匹配的DS18B20才能响应随后的存储器操作。所有和64位ROM序列不匹配的从机都将等待复位脉冲。这条命令在总线上有单个或多个器件时都可以使用。3.Skip ROM0CCH，这条命令允许总线控制器不用提供64位ROM编码就使用存储器操作命令，在单点总线情况下，可以节省时间。如果总线上不止一个从机，在Skip ROM命令之后跟着发一条读命令，由于多个从机同时传送信号，总线上就会发生数据冲突（漏极开路下拉效果相当于相“与”）4、Search ROM0F0H 当一个系统初次启动时，总线控制器可能并不知道单线总线上有多个