基于DS18B20的智能测温仪设计方案

温度是最基本的环境参数之一。

人们的生活与环境温度密切相关。

在工业生产过程中需要实时温度测量,而在农业生产中温度测量也密不可分。

因此,对温度测量方法和装置的研究具有重要意义。

测量温度的关键是温度传感器。

温度传感器的发展经历了三个发展阶段:①传统的离散温度传感器;②模拟集成温度传感器;③智能集成温度传感器。

当前,世界上新的温度传感器正在从模拟到数字,从集成到智能和网络快速发展。

因此,本文介绍了智能集成温度传感器DS18B20的结构特点和控制方法,并详细介绍了由该传感器和89C2051单片机作为控制器组成的温度测量装置的工作原理和程序设计。

1. DS18B20简介1.1性能特点DALLAS Semiconductor生产的DS18B20单线智能温度传感器是适用于微处理器的新一代智能温度传感器,可广泛用于工业,民用,军事和工业领域的温度测量和控制仪器中。

其他领域,测控系统及大型设备。

其性能特点如下:②测温范围为-55℃-+ 125℃,测量分辨率为0.0625℃; ③它包含64位经过激光校正的只读存储器ROM; ④适用于各种单片机或系统机器; ⑤用户可以分别设置每个温度的上限和下限; ⑥包含寄生功率。

1.2内部结构DS18B20的内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM,温度传感器,非易失性温度报警触发器TH和TL,以及高速寄存器。

DS18B20的引脚排列如图1所示。

图1 DS18B20引脚分布图64位光蚀刻ROM在出厂前已被光蚀刻,可以将其视为DS18B20的地址序列号。

不同的设备地址具有不同的序列号。

DS18B20高速临时存储器具有9个存储单元,如下表所示:以12位转换为例说明温度高低字节的存储形式和计算:12位转换后获得的12位数据存储在18B20的高2位和低2位中。

在8位RAM中,二进制系统中的前5位是符号位。

如果测量的温度大于0,则这5位数字为0,并且可以通过将测量值乘以0.0625来获得实际温度;如果温度小于0,则这5位数字为1,并且需要将测量值取反并加1。

乘以0.0625得到实际温度。

1.3 DS18B20的控制方法在硬件中,有两种将DS18B20连接到单片机的方法。

一种是将Vcc连接到外部电源,将GND连接到地,将I / O连接到单片机的I / O线。

另一种是使用寄生电源。

此时,UDD和GND接地,并且I / O连接到MCU I / O。

无论是内部寄生电源还是外部电源,I / O端口线均应连接至约5KΩ的上拉电阻。

DS18B20有六个控制命令,如下表所示:CPU访问DS18B20的过程是:首先初始化DS18B20,然后执行ROM操作命令,最后可以对存储器和数据进行操作。

DS18B20操作的每个步骤必须遵循严格的工作顺序和通信协议。

如果主机控制DS18B20完成温度转换过程,则根据DS18B20的通信协议,需要执行三个步骤:在每次读写之前重置DS18B20,在重置成功后发送ROM命令,最后发送一个RAM命令。

在DS18B20上执行预定的操作。

2.温度测量装置的设计2.1系统组成由DS18B20组成的智能温度测量装置由三部分组成:DS18B20温度传感器,89C2051,显示模块。

产品主要技术指标:①测量范围:-55℃-+ 125℃,②测量精度:0.5℃,③反应时间≤500ms。

2.2工作原理基于DS18B20的温度测量设备的电气原理图如图2所示:温度传感器DS18B20将测量的环境温度转换为带符号的数字信号(十六位补码形式,占两个字节),传感器可以放置在距离传感器150米以内的任何位置

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