多功能空气温湿度计外文翻译报告

浙江师范大学本科毕业设计(论文)外文翻译

译文：

基于DSl8B20的多点温度测量系统设计

大纲：介绍一种基于数字温度传感器芯片DSl8B20的高精度、多点温度测量系统设计方案；阐述单总线数字温度传感器DSl8B20的基本工作原理和使用方法；主要解析由多个DSl8B20组成的温度传感器网络的自动搜寻算法，井给出系统设计实例。

重点词：温度测量数字温度传感器单线总线搜寻算法

序言

在传统的温度测量系统设计中，经常采用模拟技术进行设计，这样就不可以防备地遇到诸如引线误差补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题；而其中某一环节办理不当，即可能造成整个系统性能的下降。随着现代科学技术的飞速发展，特别是大规模集成电路设计技术的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。美国Dallas半导体公司推出的数字温度传感

器DSl8820，拥有独到的单总线接口，仅需要占用一个通用I/O端口即可完成与微办理器的通信；在一10～+85℃温度范围内拥有±O．5℃精度；用户可编程设定9～12位的分辨率。以上特点使得DSl8820特别适用于成立高精度、多点温度测量系统。

1DSl8B20简介

1．1DSl8B20的特点

DSl8B20是美国Dallas半导体公司继DSl820此后最新推出的一种改进型智能数字温度传感器。与传统的热敏电阻对照，它可以直接读出被测温度，而且可

依照实质要求经过编程实现9～12位的数字值读数方式；可以分别在93．75ms和75Oms内完成9位和12位的数字量；从DSl8B20读出信息或写入DSl8B20信息仅需

要1根口线(单线接口)；温度变换功率本源于数据总线，总线自己也可以向所挂接的DSl8B20供电，而无需额外电源。使用DSl8B20可使系统结构更趋简单，可靠性

更高。DSl8B20在测温精度、变换时间、传输距离、分辨率等方面较DSl820有了很大的改进。

1．2DSl8B20内部结构及工作原理

DSl8B20的内部结构如图1所示，主要包括寄生电源电路、64位只读储藏

器(ROM)和单线接口、储藏器和控制逻辑、存放中间数据的高速暂储存藏器、温度

传感器、报警上限存放器TH、报警下限存放器TL、配置存放器和8位CRC(循环冗余校验码)发生器。

19

本科毕业设计（论文）外文翻译

DSl8B20的核心是其数字温度传感器，精度可以经过用户编程配置为9、10、l

和12位，其分别对应于0．5℃、O，25℃、O．125℃和0．0625℃，可以满足各

种不同样的分辨率要求。开始一次温度变换时，微办理器需要向DSl8820发出Conve

rtT指令。变换完成此后，该温度数据存放在高速暂储存藏器的温度存放器中，占

用2字节，而且DSl8820返回到悠闲状态。当DSl8820采用外面供电方式时，主机可以在发送温度变换指令后倡导一次读时隙。若此时该DSl8820已经完成温度变换，它将会返回“1”，否则返回“0”。

温度测量系统设计

由DS18B20和美国Microchip公司推出的PIC单片机PICl8F8620以及相

关外面电路组成的高精度、多点温度测量系统的结构框图如图2所示。系统采用6

片DSl8B20组成小型温度传感器网络，经过单线连接方式连接至微办理器的通用I／O端口RB0。其中DSl8B20的分辨率为11位模式，即O．125℃。微办理器经过单线协泌与温度传感器网络实现通信。微办理器获得温度信息后，经过特定的算法，

将办理后的温度信息经过USB口或RS485接口传送至上位机。

20

本科毕业设计（论文）外文翻译

2.1DSl8B20的自动搜寻算法

由于系统中使用了多片DS18B20组成温度传感器网络，因此，如何正确、有效地对每一温度传感器进行寻址成为该系统设计的一个核心问题。结合DS18B20的实质特点和系统的需求，提出以下解决方案：第一利用DS18B20的内部报警上限存放

器(如图1所示，以下简称“TH存放器”)存放温度传感器的编号，并将其编号贴在温度传感器表面。由于TH存放器拥有掉电不扔掉数据功能，因此，便把每片DSl8B20的唯一64位注册码及其编号一一对应起来。这一过程需要对DSl8B20进行单独

编程。尔后，将确定好编号的温度传感器接入单线网络，利用DSl8B20特有的单线网络自动搜寻功能，即可搜寻到每片DSl8B20的注册码，再利用该注册码和相应的ROM操作指令，即可从每片DSl8820的TH存放器中读出相应的设定编号，实现每片DS18B20的寻址功能。下面重点介绍一下该自动搜寻功能。

每片DS18B20有唯一的64位注册码，储藏在只读储藏器(ROM)中，其结构以下:

其中低8位是产品的工厂代码(DSl8B20(1为28H)，接着是每个器件的唯一序号，

共48位，最高8位是前56位的循环冗余校验码。这就同意总线主机对总线上特定的DS18B20进行寻址。只有与64位注册码严格切合的DSl8B20，才能对后续的操作作出反应。全部与64位注册码不符的DSl8B20将等待复位脉冲。

搜寻算法第一经过复位和在线应答脉冲时隙将单线总线上的全部DS18B20复位。成功地执行该操作后发送1字节的搜寻命令，使全部连接到单总线的DSl8B20准备就绪，开始进行搜寻操作。搜寻命令发出此后，开始实质的搜寻过程。

第一，总线上的全部DSl8B20同时发送注册码中的第1位(最低有效位，拜会上述DS18B20内部64位注册码结构)。依照单总线的特点，当全部DS18B20同时应答主机时，结果相当于全部被发送数据位的逻辑“与”。DSl8B20发送其注册码的第1位后，主机启动下一位操作，接着DS18B20发送第l位数据的补码。从两次读到的数据位可以对注册码的第1位作出几种判断，如表1所列。

21

本科毕业设计（论文）外文翻译

尔后，主机向总线上的全部器件发回一个指定位。若是DSl8B20巾注册码的当前位的值与该数据位般配，则连续参加搜寻过程；若DS18B20的当前位与之不般配，

则该器件变换到等待状态并保持等待状态，直到下一个复位信号到来。其他63位注册码的搜寻仍旧依照这种读2位写1位的模式进行重复操作。依照这种搜寻算法进行下去，最后除了唯一一个DSl8B20外，全部DS18B20将进入等待状态，经过最后一轮检测即可获得最后保留未进入等待状态的DSl8B20的注册码。在后续搜寻过程中采用不同样的路径或分支来查找其他器件的注册码，即可完成全部器件注册码的鉴别。

2．2软件系统设计

系统软件采用C语言编写。在中断服务程序中，实现用户输入以及和上位机的接口功能；在主程序中，实现温度传感器网络的自动搜寻、编号排序、获得温度信息，并依照起初设定的温度上下限，实现相应的报警功能。该系统中，依照不

同的分辨率要求，DSl8B20的分辨率可经过编程设定，最高分辨率为12位，即0．0625℃，可满足高精度设计要求。同时，由于设计中使用传感器网络的自动搜寻算

法，因此，当对网络中的温度传感器作出调整(如更换、增加、删除等操作)时，系统拥有很强的自适应能力。系统软件流程如图3所示。

22

本科毕业设计（论文）外文翻译

图3系统软件流程框图

结论

在传统的温度测量系统中，经常采用模拟的温度传感器进行设计，必定经过A/D变换后才可以被微办理器鉴别和办理。这样的设计方法不但对前端模拟信号办理电

路提出了更高的要求，而且不拥有数字通信和网络功能。本文结合DSl8B20的新特点和现代温度测量系统提出的新要求，提出了基于智能数字温度传感器DSl8B20的高精度、多点温度测量系统设计方案。该方案拥有安装方便、数字化程度高、精度高、适应性强等特点，在多种温度检测中拥有广阔的应用远景。

23

本科毕业设计（论文）外文翻译

原文：

DSl8B20-basedmulti-pointtemperaturemeasurementsystemdesign

JiangHong-yuWangYongZhiYong

SichuanUniversityMicrocontrollerandEmbeddedSystems

Abstract:Adigitaltemperaturesensorchipsbasedonhigh-precisionDSl8B20,multi-pointtemperaturemeasurementsystemdesign;thesingle-busdigitaltemperaturesensorDSl8B20thebasicworkingprincipleanduse;principalcomponentanalysisbyanumberoftemperaturesensorsDSl8B20Automaticnetworksearchalgorithm,wellgiveexamplesofsystemdesign.

Keywords:temperaturemeasurementsingle-busdigitaltemperaturesensorsearchalgorithmIntroduction

Temperaturemeasurementinthetraditionalsystemdesign,simulationtechniquesareoftenusedtodesign,sothat,inevitably,encounterederrorcompensation,suchaslead,multi-pointmeasurementerrorintheswitchingandsignalconditioningcircuits,suchastheproblemoferror;oneoftheaspect

ofadealmisconduct,itmaycauseadeclineintheoverallsystemperformance.Modernscienceandtechnologywiththerapiddevelopment,especiallylarge-scaleintegratedcircuitdesigntechnology,miniaturized,integrated,digitalsensorsarebecominganimportantdirectionofdevelopment.DallasSemiconductorhasintroducedtheUnitedStatesthenumberoftemperaturesensorsDSl8B20,hasauniquesingle-businterface,onlyneedtooccupyacommonI/Oporttocompletethecommunicationwiththemicroprocessor;oneat10~+85℃temperaturerangewith±O.5℃accuracy;9userprogrammablesettingsto12bitresolution.TheabovecharacteristicsmakeDSl8B20veryapplicabletobuildingahigh-precision,multi-pointtemperaturemeasurementsystem.

DSl88B20briefintroduction1.1CharacteristicsofDSl8B20

DallasSemiconductorDSl8B20companiesarefollowingtheUnitedStatesafterDSl820anew

improvedversionofintelligentdigitaltemperaturesensor.Andcomparedtothetraditionalthermistor,whichcandirectlyreadthemeasuredtemperature,andcanbeprogrammedaccordingtotheactual

requirementsofimplementationofthe9-figurevalueof12readingsoftheway;93.75ms,

respectively,and75Omstocomplete9andfiguretheamountof12;DSl8B20readfromorwrite

informationDSl8B20onlyinformationIneedoneline(one-wayinterface);temperaturetransform

powerfromthedatabus,thebusitselfcanalsobemountedtothepowersupplyDSl8B20withouttheneedforadditionalpower.DSl8B20systemarchitectureallowstheuseofmoresimple,morereliable.DSl8B20inthetemperaturemeasurementaccuracy,conversiontime,transmissiondistance,resolutionandsomuchmoreDSl820improvements.

1.2DSl8B20internalstructureandworkingprinciple

DSl8B20internalstructureasshowninFigure1,includingparasiticpowercircuit,a64-bitread-onlymemory(ROM)andone-wayinterface,memoryandcontrollogic,storageofdatabetween

24

本科毕业设计（论文）外文翻译

high-speedtemporarystorage,temperaturesensors,alarmceilingregistersTH,lowerlimitalarmregistersTL,configurationregistersand8-bitCRC(cyclicredundancycheckcode)generator.

FIG.1DSl8820diagramoftheinternalstructure

DSl8B20isthecoreofitsdigitaltemperaturesensors,precisioncanbeprogrammedthroughthe

userconfigurationfor9,10,lland12,respectively,correspondingto0.5℃,O,25℃,O.125℃,and0.0625℃,tomeettherequirementsofavarietyofresolutions.Startatemperatureconversion,themicroprocessorDSl8B20requiredtoissueaConvertTcommand.Conversioniscomplete,thetemperaturedatastoredinthetemperatureofhigh-speedtemporarystorageregister,theoccupierof2bytes,andreturntoDSl8B20freestatus.WhenDSl8B20externalpowersupply,thehostcansendthetemperatureconversioncommandtoinitiateareadtimeslot.IfatthistimethetemperatureDSl8B20conversionhasbeencompleted,itwillreturn"1",otherwisereturn"0."

2temperaturemeasurementsystemdesign

DS18B20andtheUnitedStatesbytheintroductionofMicrochip'sPICsingle-chipcompaniesandrelatedperipheralcircuitsPICl8F8620composedofhigh-precision,multi-pointtemperaturemeasurementsystemblockdiagramshowninFigure2.6DSl8B20systemconstituteasmalltemperaturesensornetworkthroughasinglecableconnectedtothemicroprocessor'sgeneral-purpose

I/OportRB0.DSl8B20aresolutionofoneofthe11model,thatis,O.125℃.Secretionthroughtheone-wayAssociationmicroprocessorandtemperaturesensornetworkimplementationofcommunication.Temperatureofthemicroprocessortoobtaininformationthroughaspecificalgorithm,todealwiththetemperatureofinformationafterthemouthorthroughtheUSBinterfaceRS485-bitmachinetosendfirst.

25

本科毕业设计（论文）外文翻译

FIG.2Blockdiagramoftemperaturemeasurementsystem

2.1DSl8B20automaticsearchalgorithm

Systembecauseoftheuseofmulti-chiptemperaturesensornetworkDS18B20constitute,therefore,howtoaccuratelyandeffectivelyaddressingeachofthetemperaturesensorsinthesystemdesigntobecomeacoreissue.DS18B20combiningtheactualfeaturesandsystemrequirements,thefollowingsolution:First,theinternalalarmDS18B20ceilingregister(asshowninFigure1,hereinafterreferredtoas"THregister")keptthenumberoftemperaturesensorsandIDattachedtothetemperaturesensorsurface.THregisterbecauseofmissingdatadoesnothaveapower-downfunction,soeachDSl8B20thentheonly64-bitcodeandthenumber-onecorrespondencewith.ThisprocessrequiredaseparateprogramtoDSl8B20.And,willdeterminethenumberofgoodone-waynetworkaccesstemperaturesensors,theuseofspecificDSl8B20singlenetworkautosearchfunction,youcansearchthekeyDSl8B20each,andthenmakeuseoftheROMcodeandthecorrespondingoperatinginstructions,canbefromDSl8B20eachoftheTHregistersettoreadoutthecorrespondingnumberofimplementationeachaddressingDS18B20.Highlightthefollowingabouttheautomaticsearchfunction.

DS18B20eachhaveonly64-bitcodestoredinread-onlymemory(ROM)inoneofthelow8-bitproductsareFactorycode(DSl8B20(1to28H),Itsstructureisasfollows:

followedbytheUniqueSerialNumberforeachdevice,Atotalof48,themaximumiseightof56

beforethecyclicredundancycheckcode.Thisispermittedonthebusonthehostbusspecificto

addressingDS18B20.64LicenseonlyandstrictlyinlinewiththeDSl8B20,canfollow-uptorespondtotheoperation.allwith64-bitcodewillnotwaitfortheresetpulseDSl8B20.

Firstofallsearchalgorithmsandonlineresponsesthroughtheresetpulseontimeslotwillbeallone-waybusresetDS18B20.Successfulimplementationofthisoperationtosendonebyteafterthebasedriveandmakingthebasevoltageslightlynegative(within–VBE(max)).Thesaturationvoltage

26

本科毕业设计（论文）外文翻译

searchorder,sothatallconnecttoasinglebusDSl8B20readytostartthesearchoperation.Searchorderaftertheactualstartofthesearchprocess.

Firstofall,thebussimultaneouslysenttoallkeyDSl8B20thefirstone(leastsignificantbit,seetheabove-mentioned64-bitcodeDS18B20internalstructure).Inaccordancewiththecharacteristicsofsingle-bus,whenallthehostresponseDS18B20simultaneously,theresultswereequivalenttothelogicofsendingdatabit"and."LicenseDSl88B20sentitsfirstone,thehosttostartthenextoperation,thenthefirstlSendDS18B20-bitdataofcomplement.Readthedatafromthetwo-bitcodecanbethefirstonetomakesomejudgments,suchaslistedinTable1.

Table1Thenumberofdatabitstodetermine

And,hosttoallthedevicesonthebusbacktoadesignatedplace.IfthecurrentDSl8B20towel-bitkeyvalueandthedatabitsmatch,thencontinuetobeinvolvedinthesearchprocess;ifthecurrentpositionwiththeDS18B20doesnotmatch,thedevicetransitiontoWaitforWaitforstatusandmaintainstatusuntilthearrivalofaresetsignal.Theremaining63searchcodeisstillread2AccordingtothisWritingaduplicateoperationmode.Accordingtothissearchalgorithmtocontinue,eventuallytheonlyoneapartfromDSl8820,allDS18B20willenterawaitstate,afterthelastround

oftestingcannotenterthefinaltoretainthestatusDSl8B20Waitforthekey.Atfollow-upsearchorchooseadifferentpathtofindotherbranchesofthekeycomponentstocompletetheidentificationcodeforalldevices.

2.2SoftwareSystemDesign

SystemsoftwareusingClanguage.Intheinterruptserviceroutine,theuserinputaswellastheimplementationandinterfacefunctionsofthePC;inthemainprogram,thetemperaturesensornetworkimplementationoftheautomaticsearch,sortcode,toobtainthetemperatureinformation,andinaccordancewithpre-setupperandlowerlimits