发布时间 : 星期四 文章【精品】粮仓多点温度控制系统的设计与实现毕业论文更新完毕开始阅读
3.2 系统温度传感器
本设计系统选用的是增强型单总线数字温度传感器DS18B20。它在测温精度 、转换时间、传输距离、分辨率等方面有很大的优点。DS18B20有三只引脚，GND，DQ，VDD。如图3.2-1 1、 GND为电源地
2、 DQ为数字信号输入输出端
3、VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
图3.2-1 DS18B20引脚图
3.2.1 DS18B20工作原理：
DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。18B20共有三种形态的存储器资源，它们分别是：
1）ROM 只读存储器，用于存放DS18B20ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的编码是19H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56的位的CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。
2）RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据值信息，第3、4个字节是用户EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPROM的镜像。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前8个字节的CRC码。
3） 非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在镜像
3.2.2 DS18B20的主要性能
1）可用数据线供电，电压范围：3.0~5.5v。 2）测温范围：在—10℃～+85℃时精度为±0.5℃。
3）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。
4）独特的单线接口仅仅需要一个端口引脚进行通讯。
3.2.3 DS18B20的内部结构
DS18820的内部结构主要由64位光刻ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL、配置寄存器等组成。如图3.2-2
存储器和控制部分温度传感器64位ROM和单总线端口暂存器上限触发TH下线触发TL高速暂存器8位CRC产生器 图3.2-2 DS1802 内部结构图
1. 64位光刻ROM，可以看作为该器件的地址序列号。其作用是使每一个出厂的DS18820地址序列号都各不相同，这样，就可以实现一根总线上挂接多个DS18820的目的。
2. DS18820中的温度传感器完成对温度的测量，输出格式为：16位符号扩展的二进制补码。当测温精度设置为12位时，分辨率为O．0625℃，即O．0625℃LSB。其二进制补码格式如图3.2-3所示。
图3.2-3 二进制补码格式
3．DS18820中的低温触发器TL、高温触发器TH，用于设置低温、高温的报警数值。DS18820完成一个周期的温度测量后，将测得的温度值和TL、TH相比较，如果小于TL，或大于TH，则表示温度越限，将该器件内的告警标志位置位，并对主机发出的告警搜索命令做出响应。需要修改上、下限温度值时，只需使用一个功能命令即可对TL、TH写入，十分方便。
4．DS18820中的高速暂存器是一个9字节的存储器。开始两个字节为被测温度的数字量，第3、4、5字节分别为TH、TL、配置寄存器的复制，每一次上电复位时被重写。配置寄存器有R0、R1组成，其值决定温度转换的精度位数、转换时间。第7字节为测温计数的剩余值。第8字节为测温时每度的计数值。第9 字节读出的是前8个字节的CRC校验码，通过此码，可判断通讯是否正确。 3.2.4 DS18B20的管脚功能，如图3.2-4
图3.2-4 DS18B20引脚图
序
名称 引脚功能描述
号 1 2 GND DQ 地信号 数据输入输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 3 VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 3.2.5 DS18B20与单片机接口
DS1820可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS1820的1管脚接地，2脚作为信号线接单片机的IO口，电源与数字输入管脚间需接一个4.7K的电阻，3管脚接电源，如图4-1所示。另一种是寄生电源方式，如图4-2所示。单片机端口接单片机总线，为保证在有效的DS1820 时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。
当DS18B20处于些存储器操作和温度AD转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10μs。采用寄生电源供电方式时VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送端接口必须是三态的。
图3.2-5 DS18B20采用电源供电方式的电路图