智能温度传感器应用

智能温度传感器应用第一页，共二十八页，编辑于2023年，星期三I/OVDD64位ROM的位结构如下图所示。DS18B20的内部结构第二页，共二十八页，编辑于2023年，星期三前两个字节包含测得的温度信息。第3和第4字节是TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5字节为配置寄存器，其内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。第6、7、8字节保留未用，为全逻辑1。第9字节读出前面8个字节的CRC码，用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。高速暂存RAM的9字节信息第三页，共二十八页，编辑于2023年，星期三TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。出厂时该位被设置为0，用户不用改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，即用来设置分辨率，定义方法如下：R1R0分辨率/位温度最大转换时间/ms00993.750110187.510113751112750配置寄存器的字节定义及分辨率的设置规定第四页，共二十八页，编辑于2023年，星期三当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在前，高位在后，数据格式以0.0625/LSB形式表示。温度值格式如下：LS字节SSSSSMS字节当符号位S=0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制数转换为十进制数，当符号位S=1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算其对应的十进制数。转换温度后的数据值格式第五页，共二十八页，编辑于2023年，星期三温度/二进制表示十六进制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100010191H+10.125000000001010001000A2H+0.500000000000010000008H000000000000000000000H-0.51111111111111000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90HDS18B20温度与测得二进制数值对应表第六页，共二十八页，编辑于2023年，星期三DS18B20测温原理第七页，共二十八页，编辑于2023年，星期三上图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振的振荡频率随温度变化明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置为—55摄氏度时对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的计数值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置值将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直至计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。DS18B20测温原理第八页，共二十八页，编辑于2023年，星期三DS18B20的主要ROM命令（1）ReadROM[33H]（2）MatchROM[55H]（3）SkipROM[0CCH]（4）SeachROM[0F0H]（5）AlarmSearch[0ECH]（6）WriteScratchpad[4EH]（7）ReadScratchpad[0BEH]（8）CopyScratchpad[48H]（9）ConvertT[44H]（10）RecallE2[0B8H]（11）ReadPowerSupply[0B4H]第九页，共二十八页，编辑于2023年，星期三温度数据的计算处理方法转换完毕的温度数据存放在LS字节和MS字节，MS字节的低半字节和LS字节的高半字节合成一个字节，化成十进制后为温度的整数部分。

LS字节的低半字节化成十进制后，就是温度的小数部分。采用1位数码管来显示小数，即精确到0.1度，小数部分二进制和十进制的近似对应关系如下：小数二进制值0123456789ABCDEF十进制值0112334456678899第十页，共二十八页，编辑于2023年，星期三DS18B20应用实例——数字温度计的设计1、功能要求：数字温度计要求测温范围在，误差在以内，用LED数码管直读显示。2、方案论证：传统的测温元件有热电耦和热电阻，测出的一般是电压，再转换成对应的温度，需要较多的硬件支持，硬件电路和软件设计相对复杂，成本也不低。本设计采用美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为，分辨率最大可达。DS18B20可以直接读出被测温度值，采用3线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。

第十一页，共二十八页，编辑于2023年，星期三总体电路结构框图按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。DS18B20应用实例——数字温度计的设计第十二页，共二十八页，编辑于2023年，星期三3、系统硬件电路的设计——方案之一第十三页，共二十八页，编辑于2023年，星期三方案二：某实验开发板的部分硬件电路第十四页，共二十八页，编辑于2023年，星期三3、系统硬件电路的设计——数字温度计实调第十五页，共二十八页，编辑于2023年，星期三系统程序主要包括C程序主函数、DS18B20复位函数、DS18B20写字节函数、DS18B20读字节函数、温度计算转换函数和显示函数等。1、主函数其主要功能是初始化并负责温度的读出、处理计算及显示。温度测量每2s进行一次。4、系统程序的设计第十六页，共二十八页，编辑于2023年，星期三数组及全局变量的初始化定义以及延时子函数。第十七页，共二十八页，编辑于2023年，星期三主函数和扫描显示子函数第十八页，共二十八页，编辑于2023年，星期三总线t0时刻发送一复位脉冲（最短为480us的低电平信号），接着在t1时刻释放总线并进入接收状态，DS18B20在总线的上升沿之后等待15-60us，然后在t2时刻发出存在脉冲（低电平持续60-240us），单片机接收到低电平脉冲说明复位成功，否则需重新进行复位操作。DS18B20复位时序第十九页，共二十八页，编辑于2023年，星期三DS18B20复位函数注：复位函数必须严格按照时序图编写，尤其应注意延时时间的准确性。第二十页，共二十八页，编辑于2023年，星期三当主机总线t0时刻从高拉至低电平时就产生写时间间隙。从t0时刻开始15us之内主机应将所需写的位送到总线上，DS18B20在t0后15-60us内对总线电平采样。连续写2位的间隙应大于1us。DS18B20写0和写1时序DS18B20写0时序DS18B20写1时序第二十一页，共二十八页，编辑于2023年，星期三DS18B20写字节函数第二十二页，共二十八页，编辑于2023年，星期三主机总线t0时刻从高拉至低电平时，总线只需保持低电平1-4us，之后在t1时刻将总线拉高产生读时间隙，读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效，t2距t015us，也就是说t2时刻前主机必须完成读位并在t0后的60-120us内释放总线。连续读2位的间隙应大于1us。DS18B20读字节时序第二十三页，共二十八页，编辑于2023年，星期三DS18B20读字节时序第二十四页，共二十八页，编辑于2023年，星期三温度数据处理程序将12位温度值进行BCD码转换运算，并进行温度值正负的判定。温