数字温传感器.pptx

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1、教学目标了解DS18B20原理掌握DS18B20的简单应用第1页/共25页温度传感器的实际应用u温度是工农业生产中最常用的参数之一。近年来，随着家用电器、日用装置的自动化、无公害、节能运动的日益发展，特别是微控制器的应用，对各类传感器的需求更是大量增加，在30多种常用物理量的测量传感器中，对温度传感器的需要量占首位，大约占50%左右。第2页/共25页温度传感器的实际应用u如果按传感器与被测对象的接触方式可分为两大类：一是接触式温度传感器，一是非接触式温度传感器。u接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡，这时温度计的是被测对象的温度，这种测温方法精度

2、比较高。u但对于运动的、热容量比较小的、或对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大误差。u非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。最常用的是根据辐射热交换原理制成的传感器。第3页/共25页数字温度传感器DS18B20u外观DS18B20数字温度计是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，因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。第4页/共25页数字温度传感器DS18B20u温度测量本来是一个比较复杂的过程，通常的办法是用温度传感器将温度转换成电压信号，然后再进行A/D转换，得到对应的电压值，而且还

3、需要对温度传感器进行线性拟合、误差修正等过程。u而DS18B20在内部完成整个过程，直接可以通过一总线得到温度数据，大大简化了温度测量的过程，所以在许多温度测量控制中都有应用。第5页/共25页DS18B20具体性能u一总线接口u每个芯片都有一个唯一的64位的序列号u简单的多点分布应用，CPU只需一个I/O口就能与多个DS18B20通信u无需外部器件u供电范围3.0V-5.5V，温度测量范围为-55-125u在-1085 范围内测量精度可达0.5 u可编程为9-12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625u多个DS18B20可以并联到3根或2根线上u可由用户设置的非易失温度越界报警第6页/共

4、25页DS18B20内部结构DS18B20DS18B20主要由主要由4 4部分组成：部分组成：6464位位ROMROM和单总线接口和单总线接口、温度温度传感器传感器、高速缓存存储器高速缓存存储器和和非易失存储器非易失存储器第7页/共25页DS18B20内部结构u为了满足测温的灵活性，需要在不同的场合选择不同的精度，通过对配置寄存器（CONFIG）的编程即可实现。uCONFIG的格式如右示u其中R1、R0决定温度转换的精度位数，默认12位第8页/共25页DS18B20温度存储器uDS18B20测得的温度可以达到12位，所以使用两个8位的存储器存储。u以16位符号扩展的二进制补码读数形式存储在高速

5、缓存器的第0、1字节单元。第9页/共25页DS18B20温度存储器u单片机通过单总线接口读该数据（低位在前）。u被测温度大于0，S=0，实际温度=测得数值*0.0625u被测温度小于0，S=1，实际温度=测得数值取反加1*0.0625u不同温度与数字输出对应关系第10页/共25页DS18B20的控制方式uDS18B20与单片机的连接有两种方法：u一种是VDD接外部电源，GND接地，DQ与单片机的I/O线相连；u另一种是用寄生电源供电，此时VDD、GND接地，DQ接单片机I/O口。u无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线都要接5K左右的上拉电阻。第11页/共25页DS18B20的控制方式寄生

6、电源供电方式寄生电源供电方式外部电源供电方式外部电源供电方式（外部供电）（外部供电）第12页/共25页DS18B20工作过程u根据DS18B20的通信协议，单片机控制DS18B20完成温度转换必须经过如下几个步骤：每一次读写之前进行初始化；初始化成功后执行一条对ROM的操作指令；然后进行存储器(RAM)操作指令，使DS18B20完成温度测量并将结果存入高速缓存器，在此基础上，主机才能独处转换结果。uDS18B20共有5条ROM操作命令，6条RAM操作命令第13页/共25页DS18B20工作过程第14页/共25页DS18B20时序及编程uDS18B20与单片机的通信是通过严格的时序来实现的，每次

7、传送数据或命令都是一系列的时序信号组成，共有三种基本时序：初始化时序；写0、1时序；读0、1时序。第15页/共25页初始化时序u单片机先发一个复位脉冲，保持低电平时间480us-960us；然后释放数据线由上拉电阻将数据线置为高电平，等待应答脉冲，等待时间15us-60us；然后由DS18B20应答，应答脉冲能保持60us-240us。单片机从发送完复位脉冲到再次控制总线至少要等待480us第16页/共25页初始化时序第17页/共25页写时序u写时序分为写“0”间隙和写“1”间隙。u控制器写的过程是在大于1us之后完成的（为0继续低电平，为1释放总线），为了保证数据的可靠性，DS18B20应该在15us以后来读数据，这样可以保证数据线的电平状态比较稳定。第18页/共25页写时序第19页/共25页读时序u读DS18B20必须严格按照读间隙的时序来操作（读0间隙和读1间隙）u控制器读的过程是在15us内完成的，为了保证数据的可靠性，主控制器应该在接近15us的末尾来读数据，这样可以保证数据线的电平状态比较稳定。第20页/共25页读时序第21页/共25页读时序第22页/共25页主程序流程图第23页/共25页小结DS18B20的简单应用第24页/共25页感谢您的观看！第25页/共25页