数字温度计课程设计报告(8)

主要采用单片机实现数字温度计功能,其中包含硬件和软件的实现部分

数字温度传感器DS18B20介绍

1、DS18B20的主要特性

1.1、适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数 据线供电 1.2、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯

1.3、 DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温

1.4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内

1.5、温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃

1.6、可编程 的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温

1.7、在9位分辨率时最多在 93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快

1.8、测量结果直接输出数字温度信号，以"一 线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力

1.9、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。 2、DS18B20的外形和内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列如下图1: DS18B20引脚定义： (1)DQ为数字信号输入/输出端； (2)GND为电源地；

(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。

主要采用单片机实现数字温度计功能,其中包含硬件和软件的实现部分

图2： DS18B20内部结构图 3、DS18B20工作原理

DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。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，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，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 为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。 图3： DS18B20测温原理框图

DS18B20有4个主要的数据部件： （1）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的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位 （28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后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。 （2）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。

主要采用单片机实现数字温度计功能,其中包含硬件和软件的实现部分

表 1: DS18B20 温度值格式表 这是 12 位转化后得到的 12 位数据，存储在 18B20 的两个 8 比特的 RAM 中，二进制中的前 面 5 位是符号位，如果测得的温度大于 0, 这 5 位为 0,只要将测到的数值乘于 0.0625 即可得 到实际温度；如果温度小于 0,这 5 位为 1,测到的数值需要取反加 1 再乘于 0.0625 即可得到 实际 温度。 例如+125℃的数字输出为 07D0H,+25.0625℃的数字输出为 0191H,-25.0625℃的 数字输出为 FE6FH,-55℃的数字输出为 FC90H 。 表 2: DS18B20 温度数据表

(3)DS18B20 温度传感器的存储器 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 EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器 TH、 和结构寄存器。 TL (4) 配置寄存器 该字节各位的意义如下： 表 3 : 配置寄存器结构

TM

R1

R0

1

1

1

1

1

低五位一直都是"1",TM 是测试模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模

式。在 DS18B20 出厂时该位被设置为 0,用 户不要去改动。R1 和 R0 用来设置分辨率，如下表所示： (DS18B20 出厂时被设置为 12 位) 表 4 : 温度分辨率设置表

R1 0 0

R0 0 1

分辨率 9位 10 位

温度最大转换时间

93.75ms

主要采用单片机实现数字温度计功能,其中包含硬件和软件的实现部分

187.5ms 1 0 11 位

375ms

1

1

12 位

750ms

4 、 高速暂存存储器 高速暂存存储器由 9 个字节组成，其分配如表 5 所示。当温度转换命令发 布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在 高速暂存存储器的第 0 和第 1 个字节。单 片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表 1 所示。对应的 温度计算： 当符号位 S=0 时，直接将二进制位转换为十进制；当 S=1 时，先将补码变为原码， 再计算十进制值。表 2 是对应的一部分温度值。 …… 此处隐藏：2691字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……