2022年DSB温传感器的数字温计设计.docx
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1、精品学习资源封面欢迎下载精品学习资源作者: PanHongliang仅供个人学习欢迎下载精品学习资源基于 DS18B20 温度传感器的数字温度计设计目录基于 DS18B20 温度传感器的数字温度计设计3基于 DS18B20 温度传感器的数字温度计设计1摘要: 1关键字: 1The conception of the numerical thermometer based on DS18B2011 引言 12 总体设计 22.1 方案论证 22.2 总体设计 3 3 硬件设计 33.1 单片机系统 33.2 温度传感器模块 43.3 储备模块 63.4 液晶显示模块73.5 串口通信模块103.
2、6 电源模块 10 4 软件设计 114.1 主程序流程 114.2 DS18B20 模块程序设计 114.3 HS1602 驱动程序设计144.4 AT24C08 储备模块程序设计164.5 RS-232-C 串口通信模块程序设计17 5 测试及结果分析 216 附录 217 参考资料 22欢迎下载精品学习资源基于 DS18B20 温度传感器的数字温度计设计周焱华,王小彬,周焕军(湖北师范学院运算机科学系)摘要: 本文介绍了一种基于DS18B20 的数字温度计设计方案;方案利用AT89S52 单片机把握DS18B20 进行数据采集并由HS1602 液晶显示模块显示结果,另外,采集结果可由RS
3、-232-C 接口送入运算机显示并储备;按键把握实现过界报警温度设定和实时监控,利用AT24C08 芯片进行储备,实现温度测量储备与再现;关键字: 温度采集,储备再现,过界报警,串行通信The conception of the numerical thermometer based on DS18B20Zhou Yanhua,Wang Xiaobin,Zhou Huanjun Computer Science Department,HuBeiNormal UniversityAbstract: In this page,we introduced a conception of the nu
4、merical thermometer based on DS18B20. Theconception makes use of AT89S52 control DS18B20 to carry on the data collection,and displays the result use the HS1602 liquid crystal display module. Moreover, the result can be sent into the computer by the interface of RS-232- C to display and store. The ke
5、y control carries out the temperature setting of over the boundary to alarm,and real-time monitoring.And makes use of the chip of AT24C08 carries on the storage, and carrying out the temperature measurement storage and reappearing.Keywords: Temperature collect,Storing to reappear,Over the boundary t
6、o alarm,Serial communication 1引言随着电子技术的进展,人们的生活日趋数字化,多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的便利;支持“一线总线”接口的温度传感器简化了数字温度计的设计,降低了成本;以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20 为核心,以 ATMEL公司的 AT89S52为把握器设计的DS18B20 温度把握器结构简洁、测温精确、具有确定把握功能的智能温度把握器;欢迎下载精品学习资源2 总体设计2.1 方案论证2.1.1 温度传感器方案一:接受热敏电阻可中意测温要求,但热敏电阻精度低,重复性和牢靠性较差,对于精度要求较高的测
7、温不适用,而且接受热敏电阻要求复杂的电路和算法,增加了设计复杂度;方 案 二 : 采 用 专 用 的 集 成 温 度 传 感 器 ( 如 AD590、 LM35/LM45) 和 数 字 化 温 度 传 感 器( DS18B20、 DS1620)测温,数字化温度传感器具有接口简洁、直接数字量输出、精确度高等优点; DS18B20 是 DALLAS公司的最新单线数字温度传感器,它是世界上第一片支持“一线总线” 接口的温度传感器;一线总线特殊而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,它的测量温度范畴为 55 125,在 10 85范畴内,精度为 0.5,现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,
8、大大提高了系统的抗干扰性,适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境把握、设备或过程把握、测温类消费电子产品等,DS18B20 支持 3 5.5V 的电压范畴,使系统设计更灵敏、更便利、更廉价、体积更小;DS18B20 可以程序设定9 12 位的辨论率,精度为0.5,分辨率设定及用户设定的报警温度储备在E2PROM 中,掉电后照旧储存;因此,本方案选用DS18B20作为温度测量传感器;2.1.2 单片机系统目前比较流行51 系列单片机和凌阳单片机;AT89C51 单片机需要用仿真器来实现软硬件的调试,较为繁琐; AT89S52 八位单片机除具有AT89C51 单片机全部的优点外,具有更大的程序储备
9、空间,可在线仿真的功能,便利调试;凌阳十六位单片机虽然可以更好的完成把握功能,但较AT89S52 八位单片机价格昂贵,而且编程以及外围功能电路的设计都不及AT89S52 成熟;因此,选用 AT89S52八位单片机作为温度采集的控部分;2.1.3 电源模块接受一般的直流电源实现电路简洁,而且接受集成电源芯片设计的直流电源电压比较稳固,完全中意系统各模块的供电要求,但是一般直流电源体积比较大,变压器的散热对测温精度也有影 响,所以,选用锂离子手机充电电池和配套的锂电池充电器作为系统的供电模块;手机用的锂电池电压范畴是 3.6V 到 4.2V ,限定充电电压是4.25V ,完全中意 AT89S52
10、和 DS18B20 等各模块的工作电压范畴;2.1.4 显示模块由于系统要求实现测量环境温度、测量体温、过界报警设置、温度储备再现等多种功能,要显示的信息不仅仅是温度值,所以接受数码管显示几乎不行能;另外,手机电池电量有限,而数码管耗电较大,不符合设计要求;因此,选用常见的 HS1602 液晶显示模块显示测温结果;2.1.5 确定方案为了不失通用性和智能性,本方案接受AT89S52 单片机作为把握器,单总线温度传感器DS18B20进行温度采集;电源部分没有接受一般的直流电源而利用锂离子手机充电电池和配套的锂电池充电器,手机用的锂电池电压范畴是3.6V 到 4.2V ,限定充电电压是4.25V
11、,完全中意AT89S52 和DS18B20 等各模块的工作电压范畴;由于手机电池电量有限,所以显示模块使用HS1602 液晶显示模块而没有使用数码管;欢迎下载精品学习资源2.2 总体设计本方案设计的系统由按键把握模块、单片机系统、温度传感器模块、液晶显示模块、储备模块、串口通信模块和电源模块组成,其总体架构如图1;程序把握串口通信模块温度传感器模块按键模块单片机系统液晶显示模块储备模块电源模块图 1 系统总体设计3 硬件设计3.1 单片机系统方案接受 AT89S52 单片机作为把握器,完成全部的把握功能,包括: 温度传感器 DS18B20 的初始化和读去温度值HS1602 液晶模块驱动按键识别
12、和把握温度储备及读去和 PC 机的串口通信单片机系统的电路如图2;图 2 单片机系统电路欢迎下载精品学习资源3.2 温度传感器模块3.2.1 DS18B20 原理DS18B20 接受 3 脚 PR-35 封装或 8 脚 SOIC 封装,管脚排列如图 3 所示;图中 GND 为地, DQ 为数据输入 /输出端(即单线总线),该脚为漏极开路输出,常态下呈高电平, Vcc 是外部 +5V 电源端,不用时应接地, NC 为空脚;图 3 DS18B20 的外部结构DS18B20 内部主要包括寄生电源、温度传感器、64 位激光 ROM 单线接口、存放中间数据的高速暂存器(内含便笺式RAM ),用于储备用户
13、设定的温度上下限值的TH 和 TL 解发器储备与把握规律、 8 位循环冗余校验码( CRC )发生器等七部分,内部结构如图4;图4 DS18B20 内部结构寄生电源由二极管VD1 、VD2 和寄生电容 C 组成,电源检测电路用于判定供电方式,寄生电源供电时, V DD 端接地,器件从单线总线上猎取电源,在DQ 线呈低电平常,改由C 上的电压Vc连续向器件供电;该寄生电源有两个优点:第一,检测远程温度时无需本地电源;其次,缺少正常电源时也能读ROM ;如接受外部电源V DD ,就通过 VD2 向器件供电;光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20 的地址序
14、列码, 如图 5 所示;开头 8 位( 28H )是产品类型标号,接着的48 位是 DS18B20 自身的序列号,最终8 位是前面 56 位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1);光刻 ROM 的作用是使每一个DS18B20 都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目的;主机操作ROM 的命令有五种,如表 1 所示;图564 位ROM 的结构表1 DS18B20 的ROM 命令指令说明读 ROM ( 33H )读 DS1820的序列号欢迎下载精品学习资源匹配ROM(55H )跳过ROM(CCH )继读完 64 位序列号的一个命令,用于多个DS1820时定位此命令
15、执行后的储备器操作将针对在线的全部DS1820欢迎下载精品学习资源搜 ROM ( F0H )识别总线上各器件的编码,为操作各器件作好预备报警搜寻( ECH )仅温度越限的器件对此命令作出响应DS18B20测量温度时使用特有的温度测量技术;其内部的低温度系数振荡器能产生稳固的频率信号 f0 ,高温度系数振荡器就将被测温度转换成频率信号f;当计数门打开时, DS18B20 对 f0 计数,计数门开通时间由高温度系数振荡器准备;芯片内部仍有斜率累加器,可对频率的非线性予以被偿;测量结果存入温度寄存器中;一般情形下的温度值应为9 位(符号点1 位),但因符号位扩展成高 8 位,故以 16 位被码形式读
16、出,表2 给出了温度和数字量的关系;欢迎下载精品学习资源表2DS1820 温度数字对应关系表DS18B20温度传感器的内部储备器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM ,后者存放高温度和低温度触发器TH 、 TL 和结构寄存器;暂储备备器包含了8 个连续字节,前两个字节是测得的温度信息,第一个字节的内容是温度的低8 位,其次个字节是温度的高8 位,第三个和第四个字节是TH 、TL 的易失性拷贝,第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝,这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新,第六、七、八个字节用于内部运算,第九个字节是冗余检验字节,如表 3 所示;表3 DS18B20 暂存器分
17、布寄存器内容字节地址温度最低数字位0温度最高数字位1高温限制2低温限制3保留4保留5计数剩余值6每度计数值7CRC 校验8该字节各位的意义为TM R1 R0 1 1 1 1 1,低五位始终都是1 ,TM 是测试模式位,用于设置DS18B20 在工作模式仍是在测试模式,在DS18B20 出厂时该位被设置为0,用户不用改动,R1 和R0 用来设置辨论率,DS18B20 出厂时被设置为 12 位,辨论率设置如表4 所示;表 4 辨论率设置表R1R0辨论率温度最大转换时间009 位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms依据 DS18B20 的通讯协议,主机把握D
18、S18B20 完成温度转换必需经过三个步骤: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,最终发送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16 60 微秒左右,后发出60 240 微秒的存在低脉冲,主CPU 收到此信号表示复位成功; ROM 命令令和暂存器的命令如表1 和表 5;表 5 DS18B20 暂存器的命令指令说明温度转换( 44H )启动在线 DS1820做温度 A/D 转换读数据( BEH )从高速暂存器读 9bits 温度值和 CRC 值欢迎下载
19、精品学习资源写数据( 4EH )将数据写入高速暂存器的第2 和第 3 字节中复制( 48H )将高速暂存器中第2 和第 3 字节复制到 EERAM读 EERAM ( B8H )将 EERAM内容写入高速暂存器中第2 和第 3 字节欢迎下载精品学习资源读 电 源 供 电 方 式( B4H )3.2.2 DS18B20 电路连接明白 DS1820的供电方式欢迎下载精品学习资源由于 DS18B20 工作在单总线方式,其硬件接口特殊简洁,仅需利用系统的一条I/ O 线与 DS18B20的数据总线相连即可,如图6 所示;图 6 DS18B20 电路3.3 储备模块3.3.1 AT24C08 结构本方案利
20、用AT24C08 芯片进行储备,实现温度测量储备与再现;AT24C08 是 ATMEL公司生产的串行 EEPROM ( 8K , 10248),直接通过 I 2C 总线的 SDA 中的器件地址码变更来变换读写功能,当从串行时钟线SCL 输入正边缘时钟信号时,数据进入每一个EEPROM 器件,在负边缘时数据从每个器件中输出,串行数据线SDA 双向输送时,该脚用漏极开路驱动,1、2、3 脚作器件地址输入;其外部引脚及引脚功能如图7 所示;欢迎下载精品学习资源图 7 AT24C08 外部引脚及引脚功能AT24C08 内部主要由 EEPROM 储备阵列及其行和列译码电路、电源泵/定时、串行多路调制器、
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- 2022 DSB 传感器 数字 设计
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