基于ds18b20的温度测量系统设计

基于ds18b20的温度测量系统设计

在许多工作场所，应进行温度检测和温度控制。常用的方法是通过温度传感器进行检测，并与一台机器进行控制。DS18B20是美国DALLAS公司生产的“一线总线”接口的数字化传感器,它具有微型化、低功耗、抗干扰能力强、易与微处理器接口等优点,可直接将温度转化成串行数字信号供微处理器接收处理。利用这种温度传感器构成的温度测量系统电路非常简单,易于实现,并且适用于几乎所有类型的单片机。1sd18b20介绍1.1温度载荷(1)3.0~5.5V单电源供电;(2)微型化、低功耗、抗干扰能力强、易与微处理器接口;(3)温度测量范围为-55℃~+125℃,测温分辨率可达0.5℃;(4)3引脚TO-92小体积封装或8引脚μSOP封装;(5)可编程为9位~12位A/D转换精度;(6)只需一根端口线就能与微处理器通讯;(7)每只DS18B20有唯一的序列号并可存入其ROM中,便于实现多芯片多点测量;(8)在使用中不需要任何外围元件;(9)用户可自设定非易失性的报警上下限值。1.2如图1所示，sd18b20的索引功能指示s18b201.3温度传感器和tlDS18B20内部由64位闪速ROM、触发器TH和TL、高速暂存存储器、配置寄存器和8位CRC发生器等组成。64位闪速ROM的结构如下:开始8位是产品类型的编号,接着是每个器件的唯一的序号,共有48位,最后8位是前56位的CRC校验码,这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。非易失性温度报警触发器TH和TL,可通过软件写入用户报警上下限。高速暂存存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2PROM。后者用于存储TH,TL值,数据先写入RAM,经校验后再传给E2PROM。而配置寄存器为高速暂存器中的第5个字节,它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率,DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。1.4ds18b20在系统读取数据时习科技由于DS18B20单线通信功能是分时完成的,它有严格的时隙概念,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ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。2单-温度测量系统的硬件设计2.1系统的硬件结构如图2所示。以单片机AT89C51为核心,由温度传感器DS18B20、键盘和LED显示电路、电源电路及时钟电路等组成。2.2市电转换成直流电电源电路中主要使用的是由交流220V,50Hz的市电转换成直流电,该部分电路由降压、整流、滤波、稳压四部分组成,稳压集成块采用7805。2.3k信息存储模块数据采集电路如图3所示。ATMEL的AT89C51单片机,内有4K闪烁可编程可擦除只读存储器,128B字节的数据存储器空间,可直接推动LED。由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度,提供给AT89C51的P3.7口作为数据输入。2.4k电阻到电源P1口接4×4行列键盘,P1.0~P1.3与行线相连,每条行线接10K的电阻到电源,P1.4~P1.7与列线相连。P0口用作7段数码管的字段选择信号,控制数码管的字段LED发光,P2口的P2.0~P2.3用于产生4位数码管的位选择信号,控制应该显示的7段数码管发光。3软件方案的设计3.1系统程序流程系统程序流程图如图4所示。3.2ds18b20的复位DS18B20的一线工作协议流程是:初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。故主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求CPU将数据线下拉500微秒,然后释放,DS18B20收到信号后等待16~60微秒左右,发出60~240微秒的低脉冲,CPU收到此信号表示复位成功。部分函数如下:3.2.1启动函数3.2.2等待响应函数3.2.3读数据函数3.2.3数据函数的写入3.2.4温度转换函数启动3.2.5读取温度值函数4采用密闭剂,测试对象温度传感器DS1