基于DS18B20數字溫度傳感器的設計與實(shí)現

目前，在工業(yè)控制的很多領(lǐng)域，溫度監控普遍是利用熱敏電阻組成的測溫電路，經(jīng)過(guò)A／D與D／A轉換后實(shí)現測溫，但是由于熱敏電阻的不穩定性，導致測溫易受外界干擾、且精度不高。

DS18B20數字溫度傳感器是Dallas公司生產(chǎn)的1-Wire，即單總線(xiàn)器件，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單、體積小的特點(diǎn)。因此用他組成一個(gè)測溫系統，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單，在1根通信線(xiàn)可以?huà)旌芏噙@樣的數字溫度傳感器，十分方便。

lDS18B20性能特點(diǎn)

1.1DS18B20特性及引腳分布

DS18B20測溫范圍在-55～+125℃；轉換精度9～12位進(jìn)制數，可編程確定轉換的位數；測溫分辨率為9位精度為0.5℃，12位精度為0.0625℃；轉換時(shí)間：9位精度為93.75ms、10位精度為187.5ms、12位精度為750ms；內部有溫度上、下限告警設置。DS18B20采用TO-92封裝模式，其引腳功能描述見(jiàn)表1。

1.2DS18B20的內部結構

DS18B20的內部結構如圖1所示，他主要包括溫度傳感器、64位激光ROM單線(xiàn)單口、存放中間數據的高速暫存器、用于存儲用戶(hù)設定的溫度上下限值、觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗碼發(fā)生器等。

2單總線(xiàn)技術(shù)特性

單總線(xiàn)即只有1根數據線(xiàn)，系統的數據交換、控制都由這根線(xiàn)完成。主機或從機通過(guò)一個(gè)漏極開(kāi)路或三態(tài)端口連至該數據線(xiàn)，以允許設備在不發(fā)送數據時(shí)能夠釋放總線(xiàn)，而讓其他設備使用總線(xiàn)。所有的單總線(xiàn)器件都要遵循嚴格的通信協(xié)議，以保證數據的完整性，基本的通信過(guò)程如下：主機通過(guò)拉低單總線(xiàn)至少。480μs產(chǎn)生Tx復位脈沖；然后由主機釋放總線(xiàn)，并進(jìn)入Rx接收模式。主機釋放總線(xiàn)時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一由低電平跳變?yōu)楦唠娖降纳仙?；單總線(xiàn)器件檢測到該上升沿后，延時(shí)15～60μs；單總線(xiàn)器件通過(guò)拉低總線(xiàn)60～240μs產(chǎn)生應答脈沖；主機接收到從機的應答脈沖后，說(shuō)明有單總線(xiàn)器件在線(xiàn)，然后主機就可以開(kāi)始對從機進(jìn)行ROM命令和功能命令操作。

3基于DS18B20高精度數字溫度傳感器

基于DS18B20高精度數字溫度傳感器可以完成如下的功能：

(1)采用采用AT89S52單片機和DS18B20溫度傳感器通信，控制溫度的采集過(guò)程和進(jìn)行數據通信；

(2)提供DS18B20的使用外圍電路、溫度顯示LED電路以及DS18B20和單片機的通信接口電路；

(3)利用發(fā)光二極管指示系統的工作狀態(tài)，DS18B20溫度傳感器內置溫度上下限；

(4)編寫(xiě)C51程序，完成單片機對溫度數據的采集過(guò)程以及與DS18B20數據傳輸過(guò)程的控制。

4系統設計

4.1系統分析

基于單片機系統的高精度數字溫度計基本結構框圖如圖2所示。

高精度數字溫度計的主要功能模塊分3類(lèi)：

輸入控制在一定要求下，采取一定形式的控制方式實(shí)現溫度計不同功能的轉換，以及控制指令以一定方式傳送到單片機。

LED數碼顯示單片機將數字溫度量發(fā)送到LED顯示模塊，并控制LED顯示模塊按照一定的格式顯示的功能。

數據采集單片機通過(guò)對DS18B20的讀寫(xiě)操作，完成對數據的存儲和讀取，從而實(shí)現單片機的存儲單元數據處理。

4.2硬件電路

根據系統的控制要求，選擇Intel公司的80C52單片機，他包括數字溫度傳感器的數據采集、數據處理、晶振復位和溫度顯示電路。

4.3軟件設計

基于DS18B20數字溫度傳感器的軟件設計采用C51編寫(xiě)程序，主要完成DS18B20的測量溫度值計算及溫度值的顯示功能。其采用模塊化設計，程序設計包括系統初始化、復位程序、讀取溫度程序、溫度轉換程序、數碼管顯示程序和延時(shí)程序，其總體流程圖如圖3所示。

5結語(yǔ)

基于DS18B20單總線(xiàn)技術(shù)的數字溫度傳感器以其線(xiàn)路簡(jiǎn)單、硬件開(kāi)銷(xiāo)少、成本低廉、軟件設計簡(jiǎn)單優(yōu)勢有著(zhù)無(wú)可比擬的應用前景，能較好地解決傳統測溫裝置普遍存在的攜帶不便、易損壞、易受干擾等不足，可廣泛的應用于工業(yè)控制