采用DS18B20的家用溫度測量器設(shè)計
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DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同,只是得到的溫度值的位數(shù)不同,且溫度轉(zhuǎn)換的延時時間由2s減為750ms。DS18B20測溫原理如圖5所示。其中,低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率隨溫度變化改變明顯,所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸人。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55℃所對應(yīng)的—個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù),當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)置值減到0日寸,溫度寄存器的值將加1,計數(shù)器1將重新被裝人預(yù)置,并重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)。如此循環(huán),直到計數(shù)器2計數(shù)到OH寸停止溫度寄存器值的累加。此時,溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖5中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性,其輸出用于修正計數(shù)器1的預(yù)置值。
圖5 DS18B20測溫原理圖
(2)DS18B20的主要特性
1)適應(yīng)電壓范圍3.0V~5.5V,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。
2)DS18B20與微處理器之間僅需要—條口線即可雙向通訊。
3)支持多點組網(wǎng)功能,多個DS18B20可以并聯(lián)在唯—的三線上,實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。
4)不需要任何外圍元件,全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在外形如一只三極管的電路內(nèi)。
5)測溫范圍-55℃~+125℃,在-lO℃~+85℃時精度為±0.5℃。
6)可編程的分辨率為9位~12位,對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,可實現(xiàn)高精度測溫。
7)在9位分辨率時,最多93.75ms便可把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字,12位分辨率時最多750ms便可把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字。
8)直接輸出數(shù)字溫度信號,以一線總線串行傳送給CPU,同時可傳送CRC校驗碼,具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。
9)電源極性接反時,芯片不會因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。
DS18B20遵循單總線協(xié)議,每次測溫時必須有初始化、傳送ROM命令、傳送RAM命令、數(shù)據(jù)交換等4個過程。
3、AT89C2051單片機(jī)
采用AT89C2051單片機(jī)作為主控元件(參見圖2)。
4、數(shù)碼管顯示
采用四位共陽數(shù)碼管進(jìn)行動態(tài)顯示,溫度顯示保留到小數(shù)點后一位。編程時,利用P3.2~P3.5作為數(shù)碼管動態(tài)顯示的位選端,Pl.0~Pl.7作為數(shù)碼管動態(tài)顯示的段選位。當(dāng)P3.2輸出高電平時選中“1”號數(shù)碼管,P3.3輸出高電平時選中“2”號數(shù)碼管,以此類推。在電路中,P3.2~P3.5外接4只NPN三極管作為驅(qū)動。Pl.0~Pl.7外接8只電阻限流。
三、參考程序
本設(shè)計采用單片機(jī)C語言進(jìn)行編程,限于篇幅,其參考程序此處不一一列出。
四、制作與調(diào)試
本設(shè)計調(diào)試較為簡單,只要安裝、焊接正確,程序編寫準(zhǔn)確完整,一般較為容易實現(xiàn)功能。
調(diào)試好的實物如圖6所示。
圖6 實物圖
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