《传感器技术与应用》课件-14.2单片智能温度

传感器技术与应用14.2单片智能温度传感器CONTANTS目录14.1概述0114.2单片智能温度传感器020214.3集成湿度传感器0314.4单片硅压力传感器0414.5集成磁敏传感器0514.2单片智能温度传感器01单片智能温度传感器目前，温度传感器正向着单片集成化、数字化、智能化、网络化和系统化的方向发展。实际应用中单片集成式温度传感器分为:数字集成温度传感器;模拟式集成温度传感器;智能温度传感器;通用智能温度控制器。工作原理、输出信号和使用方法上也有一定的差别。智能型温度传感器、温控器是将AD转换电路，ROM存储器集成在一个芯片上，广泛应用于自动控制系统。MAX6654DS18B20单片智能温度传感器基于1-WIRE总线的DS18B20DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。单线接口方式，可实现双向通讯;支持多点组网功能，多个18B20可并联在唯一的总线上实现多点测温；内部有唯一序列号;使用中不需要任何外围器件;测量结果以9位数字量方式串行传送;温度范围-55～+125°C;供电电压+3~+5.5V。DS18B20与其它温度传感器相比有以下特点:内部原理框图DS18B20内部电路框图主要包括7个部分:寄生电源、温度传感器、64位ROM与接口、便笺式RAM、高速暂存器、高温TH触发寄存器、低温TL触发寄存器，存储与控制逻辑，8位循环冗余校验码(CRC）发生器。低温度系数振荡器温度影响小，用于产生固定频率信号送计数器1;高温度系数振荡频率随温度变化，产生信号脉冲送计数器2;计数器1和温度寄存器被预置在-55°℃对应的基数值;计数器1对低温度系数振荡器产生的脉冲进行减法计数;当计数器1预置减到0时，温度寄存器加1，计数器1预置重新装入计数器1重新对低温度系数振荡器计数;如此循环，直到计数器2计数到0时，停止对温度寄存器累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。高温度系数振荡器相当于T/f转换器，将被测温度转换成频率信号f;当门打开时对低温度系数振荡器计数;计数门的开启时间有高温度系数振荡器决定。省电方式连接利用一个CMOS管，把传感器的数据线接连接到电源的正，利用微机来控制CMOS管的导通与截止，即给数据线提供一个很强的上拉电压;使用这种方法时，必须把传感器第三引脚VDD接到电源的接地端;

不对E2ROM进行操作时，传感器处于省电状态。对E2ROM进行操作时，由导通的CMOS管通过数据线给传感器提供一个较大的王作电流,这个时间至少要维持10uS以上。使用这种方法，在对E2ROM进行操作时，不要求通过传感器的数据线来给传感器提供工作电流,因此可以在该IO线上连接其它的驱动。把传感器的数据线通过一个上拉电阻直接接到正电源的上，同时把第三引脚也连接到正电源上。18B20的耗电比较小，无须考虑省电状态，这种方法使用起来不但硬件电路比较简单，软件设计也较简单。在进行温度数据转换的时候，发出跳过内存命令和转换启动命令即可，需要注意的是在这种工作方式下，只要传感器的3脚上有正电压，传感器就处于工作状态。DS18B20使用到了单总线传输数据。单总线协议接口的元器件都属于从机，只有当主机发送复位脉冲且从机应答后才能对从机发送命令或读取数据。主机发送复位脉冲和从机应答脉冲如下所示。同样，读时序也是根据这套时序完成的。时序图如下所示：单总线数据采用串行传输，传输的每个字节数据是从高位开始传输，单总线协议中主机写数据时序如下图所示:ROM指令ReadROM(33h）读ROMMatchROM(55h)比较SkipROM(CCh)跳过ROMSearchROM(F0h)搜索、查找AlarmROM(ECh)报警专用指令WriteScratchpad[便签式](4Eh)写便签RAMReadScratchpad(BEh)读数据CopyScratchpad(48h)复制ConvertT(44h）启动转换RecallE2(B8h)搜索、调用ReadPowerSupply(B4h)读电源电压DS18B20内部自带5个ROM指令、6条专用指令:通过数据线，利用串行传输方式，先发出跳过ROM命令，再发出温度转换命令;温度传感器把采集到的温度经过转换后，以十六进制10H表示1℃存储于自带的存储器E2ROM中;后发出读数据指令，把温度传感器E2ROM中的数据读入单片机。在E2ROM中，当温度为负值时，以补码的形式表示。复位时，其值为+85℃。温度的低字节、温度的高字节分别装入两个单元。在查询阈值或设定阈值的时候不能进行温度采集，先判断是否在查询或设定阈值。这里就必须判断标志位，如果标志位为1，表示正在进行阈值查询或设定，跳过温度采集程序，否则执行温度采集程序。主要使用指令:SkipROM(CCh);跳过命令，ConvertT(44h);启动转换命令，ReadScratchpad(BEh);读数据命令。主程序单总线时序具体程序如下：uint8_tDS18B20_Check(void)｛

uint8tretry=0;

DS18B20I0

IN();

while(DS18B20_DQ_IN&&retry<200)｛

retry++;

Delay_us(1);

｝;if(retry>=200)return1;

elseretrv=0;

while(!D518B20_DQ_IN&&retry<24)｛

retry++;

Delay_us(1);

｝;if(retry>=240)return1;

return0;｝short

DS18B20_Get_Temp(void)｛

uint8_ttemp;

uint8_tTL,TH;

shorttem;

DS18B20_start();

DS18B20_Rst();

DS18B20Check();

DS18B20_Write_Byte(0xcc);

DS18B20_Write_Byte(0xbe);TL=DS18B20_Read_Byte();

TH=DS18B20_Read_ByteIF();if(TH>7)｛

TH=~TH;TL=~TL;temps=0;

｝elsetemp=1;

tem=TH;tem<<=8;tem+=TL;

tem=(float)tem*.625;//转换

if(temp)returntem;//返回值

elsereturn

-tem;

｝MAX6654是美国MAXIM公司生产的双通道智能温度传感器，可同时测量远程温度和本地温度（即芯片的环境温度)。MAX6654是"―种大规模集成器件"由12504只晶体管组成,器件模块包括PN结温度传感器、11位AD转换、多路转换器、控制逻辑、地址译码、SMBus串行总线接口。内部电路中有11个寄存器、2个数字比较器和漏极开路的输出级。有多种工作模式，可编程的温度上限\下限报警器功能。SMBus串行总线接口能与I2C总线兼容;总线上最多可接入9片MAX6654;时钟频率范围是0～100kHz。MAX6654典型应用电路如图。远程传感器VT采用2N3904型晶体管，将