可編程溫度感測器

Ⅰ DS18B20溫度感測器與單片機間的通信線（延長線）可以多長

TS-18B20 數字凱滾溫度感測器，該產品採用美國DALLAS公司生產的 DS18B20可組網數字溫度感測器晶元封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用於各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。1: 技術性能描述 1.1 獨特的單線介面方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊。
1.2 測溫范圍 －55℃～＋125℃，固有測溫解析度0.5℃。
1.3
1.4 工作電源: 3~5V/DC
1.5 在使用中不需要任何外圍元件
1.6 測量結果以9~12位數字量方式串列傳送
1.7 不銹鋼保護管直徑 Φ6
1.8 適用於DN15~25, DN40~DN250各種介質工業爛改管道和狹小空間設備測溫
1.9 標准安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2」任選
1.10 PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便於與其它電器設備連接。
編輯本段|回到頂部2：應用范圍 2.1 該產品適用於冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機房，電力機房，電纜線槽等測溫和控制領域
2.2 軸瓦，缸體，紡機，空調，等狹小空間工業設備測溫和控制。
2.3 汽車空調、冰箱、冷櫃、以及中低溫乾燥箱等。
2.5 供熱/製冷管道熱量計量，中央空調分戶熱能計量和工業領域測溫和控制
編輯本段|回到頂部3：產品型號與規格 型 號 測溫范圍 安裝螺紋 電纜長度 適用管道
TS-18B20 -55~125 無 1.5 m
TS-18B20A -55~125 M10X1 1.5m DN15~25
TS-18B20B -55~125 1/2」G 接線盒 DN40~ 60
編輯本段|回到頂部4：特點 獨特的一線介面，只需要一條口線通信 多點能力，簡化了分布式溫度感測應用 無需外部元件 可用數據匯流排供電，電壓范圍為3.0 V至5.5 V 無需備用電源 測量溫度范圍為-55 ° C至+125 ℃ 。華氏相當於是-67 ° F到257華氏度 -10 ° C至+85 ° C范圍內精度為±0.5 ° C
溫度感測器可編程的解析度為9~12位 溫度轉換為12位數字格式最大值為750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報警設置 應用范圍包括恆溫控制，工業系統，消費電子產品溫度計，或任何熱敏感系統
描述該DS18B20的數字溫度計提供9至12位（可編程設備溫度讀數。信息被發送到/從DS18B20 通過1線介面，所以中央微處理器與DS18B20隻有一個一條口線連接。為讀寫以及溫度轉換可以從數據線本身獲得能量，不需要外接電源。 因為每一個DS18B20的包含一個獨特的序號，多個ds18b20s可以同時存在於一條匯流排。這使得溫度感測器放置在許多不同的地方。它的用途很多，包括空調環境控制，感測建築物內溫設備或機器，並進行過程監測和控制。

8引腳封裝 TO-92封裝 用途 描述
5 1 接地 接地
4 2 數字 信號輸入輸出，一線輸出：源極開路
3 3 電源 可選電源管腳。見"寄生功率"一節細節方面。電源必須接地，為行動中，寄生蟲功率模式。

不在本表中所有管腳不須接線 。
概況框圖圖1顯示的主要組成部分DS18B20的。DS18B20內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度感測器、非揮發的溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器。該裝置信號線高的時候，內部電容器 儲存能量通由1線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個高電平的到來重新充電。 DS18B20的電源也可以從外部3V-5 .5V的電壓得到。
DS18B20採用一線通信介面。因為一線通信介面，必須在先完成ROM設定，否則記憶和控制功能將無法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）讀ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳過ROM， 5 ）報警檢查。這些指令操作作用在沒有一個器件的64位光刻ROM序列號，可以在掛在一線上多個器件選定某一個器件，同時，匯流排也可以知道匯流排上掛有有多少，什麼樣的設備。
若指令成功地使DS18B20完成溫度測量，數據存儲在DS18B20的存儲器。一個控制功能指揮飢孫判指示DS18B20的演出測溫。測量結果將被放置在DS18B20內存中，並可以讓閱讀發出記憶功能的指揮，閱讀內容的片上存儲器。溫度報警觸發器TH和TL都有一位元組EEPROM 的數據。如果DS18B20不使用報警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置位元組以理想的解決溫度數字轉換。寫TH,TL指令以及配置位元組利用一個記憶功能的指令完成。通過緩存器讀寄存器。所有的數據都讀，寫都是從最低位開始。
DS18B20有4個主要的數據部件：
（1）光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最後8位是前面56位的循環冗餘校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現一根匯流排上掛接多個DS18B20的目的。
（2） DS18B20中的溫度感測器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達，其中S為符號位。
DS18B20內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM，溫度感測器，溫度報警觸發器TH和TL,配置寄存器。
4.3.2存儲器
DS18B20的存儲器包括高速暫存器RAM和可電擦除RAM，可電擦除RAM又包括溫度觸發器TH和TL，以及一個配置寄存器。存儲器能完整的確定一線埠的通訊，數字開始用寫寄存器的命令寫進寄存器，接著也可以用讀寄存器的命令來確認這些數字。當確認以後就可以用復制寄存器的命令來將這些數字轉移到可電擦除RAM中。當修改過寄存器中的數時，這個過程能確保數字的完整性。
高速暫存器RAM是由8個位元組的存儲器組成；第一和第二個位元組是溫度的顯示位。第三和第四個位元組是復制TH和TL，同時第三和第四個位元組的數字可以更新；第五個位元組是復制配置寄存器，同時第五個位元組的數字可以更新；六、七、八三個位元組是計算機自身使用。用讀寄存器的命令能讀出第九個位元組，這個位元組是對前面的八個位元組進行校驗。
4.3.3 64-位光刻ROM
64位光刻ROM的前8位是DS18B20的自身代碼，接下來的48位為連續的數字代碼，最後的8位是對前56位的CRC校驗。64-位的光刻ROM又包括5個ROM的功能命令：讀ROM，匹配ROM，跳躍ROM，查找ROM和報警查找。
4.3.4 DS18B20外部電源的連接方式
DS18B20可以使用外部電源VDD，也可以使用內部的寄生電源。當VDD埠接3.0V—5.5V的電壓時是使用外部電源；當VDD埠接地時使用了內部的寄生電源。無論是內部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。
4.3.4 DS18B20溫度處理過程
4.3.4.1配置寄存器
配置寄存器是配置不同的位數來確定溫度和數字的轉化。
可以知道R1，R0是溫度的決定位，由R1，R0的不同組合可以配置為9位，10位，11位，12位的溫度顯示。這樣就可以知道不同的溫度轉化位所對應的轉化時間，四種配置的解析度分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，出廠時以配置為12位。
4.3.4.2 溫度的讀取
DS18B20在出廠時以配置為12位，讀取溫度時共讀取16位，所以把後11位的2進制轉化為10進制後在乘以0.0625便為所測的溫度，還需要判斷正負。前5個數字為符號位，當前5位為1時，讀取的溫度為負數；當前5位為0時，讀取的溫度為正數。16位數字擺放是從低位到高位。
4.3.4.3．DS18B20控制方法
DS18B20有六條控制命令，如表4.1所示：
表4.1 為DS18B20有六條控制命令
指 令 約定代碼 操 作 說 明
溫度轉換 44H 啟動DS18B20進行溫度轉換
讀暫存器 BEH 讀暫存器9個位元組內容
寫暫存器 4EH 將數據寫入暫存器的TH、TL位元組
復制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL位元組寫到E2RAM中
重新調E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL位元組寫到暫存器TH、TL位元組
讀電源供電方式 B4H 啟動DS18B20發送電源供電方式的信號給主CPU
4.3.4.4 DS18B20的初始化。（1） 先將數據線置高電平「1」。
（2） 延時（該時間要求的不是很嚴格，但是盡可能的短一點）
（3） 數據線拉到低電平「0」。
（4） 延時750微秒（該時間的時間范圍可以從480到960微秒）。
（5） 數據線拉到高電平「1」。
（6） 延時等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時間之內產生一個由DS18B20所返回的低電平「0」。據該狀態可以來確定它的存在，但是應注意不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環，所以要進行超時控制）。
（7） 若CPU讀到了數據線上的低電平「0」後，還要做延時，其延時的時間從發出的高電平算起（第（5）步的時間算起）最少要480微秒。
（8） 將數據線再次拉高到高電平「1」後結束。
4.3.4.5 DS18B20的寫操作
（1） 數據線先置低電平「0」。
（2） 延時確定的時間為15微秒。
（3） 按從低位到高位的順序發送位元組（一次只發送一位）。
（4） 延時時間為45微秒。
（5） 將數據線拉到高電平。
（6） 重復上（1）到（6）的操作直到所有的位元組全部發送完為止。
（7） 最後將數據線拉高。
4.3.4.6 DS18B20的讀操作
（1）將數據線拉高「1」。
（2）延時2微秒。
（3）將數據線拉低「0」。
（4）延時15微秒。
（5）將數據線拉高「1」。
（6）延時15微秒。
（7）讀數據線的狀態得到1個狀態位，並進行數據處理。
（8）延時30微秒。

Ⅱ 威馬電動車e5車內溫度感測器在哪裡

1 威馬電動車e5車內溫度感測器的位置是在車內控制中心附近。

2 溫度感測器的位置是在控制中心的上部，它的作用是監測車內的溫度變化，通過控制系統來實現自櫻嫌動控制空調碼頌虛的開關和溫度的調節。

3 車內溫度感測器在行駛過程中非常重要，因為它可以幫助車主自動調節車內溫度，以提高行車舒適度和安全性。
如果你需要更具體的信遲燃息，可以查閱威馬電動車e5的相關資料或者向廠家咨詢。

Ⅲ DS18B20的接線說明

獨特的一線介面，只需要一條口線通信 多點能力，簡化了分布式溫度感測應用 無需外部元件 可用數據匯流排供電，電壓范圍為3.0 V至5.5 V 無需備用電源 測量溫度范圍為-55 ° C至+125 ℃ 。華氏相當於是-67 ° F到257華氏度 -10 ° C至+85 ° C范圍內精度為±0.5 ° C
溫度感測器可編程的解析度為9~12位，溫度轉換為12位數字格式最大值為750毫秒，用戶可定義的非易失性溫度報警設置，應用范圍包括恆溫控制、工業系統、消費電子產品溫度計、或任何熱敏感系統
描述該DS18B20的數字溫度計提供9至12位（可編程設備溫度讀數)。由於DS18B20是一條口線通信，所以中央微處理器與DS18B20隻有一個一條口線連接。為讀寫以及溫度轉換可以從數據線本身獲得能量，不需要外接電源。 因為每一個DS18B20的包含一個獨特的序號，多個ds18b20s可以同時存在於一條匯流排。這使得溫度感測器放置在核伏許多不同的地方。它的用途很多，包括空調環境控制，感測建築物內溫設備或機器，並進行過程監測和控制。
DS18B20採用一線通信介面。因為一線通信介面，必須在先完成ROM設定，否則記憶和控制功能將無法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）讀ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳過ROM， 5 ）報警檢查。這些指令操作作用在沒有一個器件的64位光刻ROM序列號，可以在掛在一線上多個器件選定某一個器件，同時，匯流排也可以知道匯流排上掛有有多少，什麼樣的設備。
若指令成功地使DS18B20完成溫度測量，數據存儲在DS18B20的存儲器。一個控制功能指揮指示DS18B20的演出測溫。測兆閉量結果將被放置族氏裂在DS18B20內存中，並可以讓閱讀發出記憶功能的指揮，閱讀內容的片上存儲器。溫度報警觸發器TH和TL都有一位元組EEPROM 的數據。如果DS18B20不使用報警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置位元組以理想的解決溫度數字轉換。寫TH,TL指令以及配置位元組利用一個記憶功能的指令完成。通過緩存器讀寄存器。所有數據的讀，寫都是從最低位開始。

Ⅳ 用AT89C51單片機和溫度感測器DS18B20S設計數字式溫度計

江蘇省聯合職業技術學院常州旅遊商貿分院
專科畢業論文

基於51單片機及DS18B20溫度感測器的數字溫度計設計

姓 名：(××××××××3號黑體)
學 號：(××××××××3號黑體)
班 級：(聯院班級號×××3號黑體)
專 業：(××××××××3號黑體)
指導教師：(××××××××3號黑體)
系 部：創意信息系××××3號黑體)

二〇二0年××月××日

摘 要
本設計採用的主控晶元是ATMEL公司的AT89S52單片機，數字溫度感測器是DALLAS公司的DS18B20。本設計用數字感測器DS18B20測量溫度，測量精度高，感測器體積小，使用方便。所以本次設計的數字溫度計在工業、農業、日常生活中都有廣泛的應用。
單片機技術已經廣泛應用社會生活的各個領域，已經成為一種非常實用的技術。51單片機是最常用的一種單片機，而且在高校中都以51單片機教材為藍本，這使得51單片機成為初學單片機技術人員的首選。本次設計採用的AT89S52是一種flash型單片機，可以直接在線編程，向單片機中寫程序變得更加容易。本次設計的數字溫度計採用的是DS18B20數字溫度感測器，DS18B20是一種可組網的高精度數字式溫度感測器，由於其具有單匯流排的獨特優點，可以使用戶輕松地組建起感測器網路，並可使多點溫度測量電路變得簡單、可靠。
本設計根據設計要求，首先設計了硬體電路，然後繪制軟體流程圖及編寫程序。本設計屬於一種多功能溫度計，溫度測量范圍是-55℃到125℃。溫度值的解析度可以被用戶設定為9-12位，可以設置上下限報警溫度，當溫度不在設定的范圍內時，就會啟動報警程序報警。本設計的顯示模塊是用四位一體的數碼管動態掃描顯示實現的。在顯示實時測量溫度的模式下還可以通過查詢按鍵查看設定的上下限報警溫度。

關鍵詞：單片機、數字溫度計、DS18B20、AT89S52

目 錄

1 引言 1
2 系統總體方案及硬體設計 2
2.1 系統總體方案 2
2.1.1系統總體設計框圖 2
2.1.2各模塊簡介 2
2.2 系統硬體設計 6
2.2.1 單片機電路設計 6
2.2.2 DS18B20溫度感測器電路設計 6
2.2.3 顯示電路設計 7
2.2.4 按鍵電路設計 7
2.2.5 報警電路設計 8
3 軟體設計 9
3.1 DS18B20程序設計 9
3.1.1 DS18B20感測器操作流程 9
3.1.2 DS18B20感測器的指令表 9
3.1.3 DS18B20感測器的初始化時序 10
3.1.4 DS18B20感測器的讀寫時序 10
3.1.5 DS18B20獲取溫度程序流程圖 11
3.2 顯示程序設計 13
3.3 按鍵程序設計 13
4實物製作及調試 14
5電子綜合設計體會 15
參考文獻 16

1 引言
本系統所設計的數字溫度計採用的是DS18B20數字溫度感測器測溫，DS18B20直接輸出的就是數字信號，與傳統的溫度計相比，具有讀數方便，測溫范圍廣，測溫准確，上下限報警功能。其輸出溫度採用LED數碼管顯示，主要用於對測溫比較准確的場所。
該設計控制器使用的是51單片機AT89S52，AT89S52單片機在工控、測量、儀器儀表中應用還是比較廣泛的。測溫感測器使用的是DS18B20，DS18B20是一種可組網的高精度數字式溫度感測器，由於其具有單匯流排的獨特優點，可以使用戶輕松地組建起感測器網路，並可使多點溫度測量電路變得簡單、可靠。顯示是用4位共陰極LED數碼管實現溫度顯示，LED數碼管的優點是顯示數字比較大，查看方便。蜂鳴器用來實現當測量溫度超過設定的上下限時的報警功能。

2 系統總體方案及硬體設計
2.1 系統總體方案
2.1.1系統總體設計框圖
由於DS18B20數字溫度感測器具有單匯流排的獨特優點，可以使用戶輕松地組建起感測器網路，並可使多點溫度測量電路變得簡單、可靠，所以在該設計中採用DS18B20數字溫度感測器測量溫度。
溫度計電路設計總體設計框圖如圖2-1所示，控制器採用單片機AT89S52，溫度感測器採用DS18B20，顯示採用4位LED數碼管，報警採用蜂鳴器、LED燈實現，鍵盤用來設定報警上下限溫度。

圖2-1 溫度計電路總體設計框圖
2.1.2各模塊簡介
1.控制模塊
AT89S52單片機是美國ATMEL公司生產的低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含有8kb的可系統編程的Flash只讀程序存儲器，器件採用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標准8051指令系統及引腳。在單晶元上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程的Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。
AT89S52具有以下標准功能：8k位元組Flash，256位元組RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數據指針，三個16 位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串列口，片內晶振及時鍾電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態邏輯操作，支持2種軟體可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振盪器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬體復位為止。
2.顯示模塊
顯示電路採用4位共陰LED數碼管，從P0口輸出段碼，P2口的高四位為位選端。用動態掃描的方式進行顯示，這樣能有效節省I/O口。
3.溫度感測器模塊
DS18B20溫度感測器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度感測器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，並且可根據實際要求通過簡單的編程實現9～12位的數字值讀數方式。DS18B20的性能特點如下：獨特的單線介面僅需要一個埠引腳進行通信；多個DS18B20可以並聯在惟一的三線上，實現多點組網功能；無須外部器件；可通過數據線供電，電壓范圍為3.0～5.5v；零待機功耗；溫度以9或12位二進制數字表示；用戶可定義報警設置；報警搜索命令識別並標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發熱而燒毀，但不能正常工作；
DS18B20採用3腳TO－92封裝或8腳SO或µSOP封裝，其其封裝形式如圖2-2所示。

圖2-2 DS18B20的封裝形式
DS18B20的64位ROM的結構開始8位是產品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最後8位是前面56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以採用一線進行通信的原因。溫度報警觸發器TH和TL，可通過軟體寫入戶報警上下限。
DS18B20溫度感測器的內部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EEPRAM。高速暫存RAM的結構為8位元組的存儲器，結構如圖2-3所示。

圖2-3 DS18B20的高速暫存RAM的結構
頭2個位元組包含測得的溫度信息，第3和第4位元組TH和TL的拷貝是易失的，每次上電復位時被刷新。第5個位元組，為配置寄存器，它的內容用於確定溫度值的數字轉換解析度，DS18B20工作時寄存器中的解析度轉換為相應精度的溫度數值，該位元組各位的定義如表2-1所示。
表2-1：配置寄存器
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

TM

R1

R0

1

1

1

1

1

配置寄存器的低5位一直為1，TM是工作模式位，用於設置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶要去改動，R1和R0決定溫度轉換的精度位數，來設置解析度，「R1R0」為「00」是9位，「01」是10位，「10」是11位，「11」是12位。當DS18B20解析度越高時，所需要的溫度數據轉換時間越長。因此，在實際應用中要將解析度和轉換時間權衡考慮。
高速暫存RAM的第6、7、8位元組保留未用，表現為全邏輯1。第9位元組讀出前面所有8位元組的CRC碼，可用來檢驗數據，從而保證通信數據的正確性。
當DS18B20接收到溫度轉換命令後，開始啟動轉換。轉換完成後的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1、2位元組。單片機可以通過單線介面讀出該數據，讀數據時低位在先，高位在後，數據格式以0.0625℃／LSB形式表示。
當符號位s＝0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位s＝1時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數值。輸出的二進制數的高5位是符號位，最後4位是溫度小數點位，中間7位是溫度整數位。表2-2是一部分溫度值對應的二進制溫度數據。
表2-2 DS18B20輸出的溫度值

溫度值

二進制輸出

十六進制輸出

+125℃

0000 0111 1101 0000

07D0h

+85℃

0000 0101 0101 0000

0550h

+25.0625℃

0000 0001 1001 0001

0191h

+10.125℃

0000 0000 1010 0010

00A2h

+0.5℃

0000 0000 0000 1000

0008h

0℃

0000 0000 0000 0000

0000h

-0.5℃

1111 1111 1111 1000

FFF8h

-10.125℃

1111 1111 0101 1110

FF5Eh

-25.0625℃

1111 1110 0110 1111

FF6Fh

-55℃

1111 1100 1001 0000

FC90h

DS18B20完成溫度轉換後，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL位元組內容作比較。若T＞TH或T＜TL，則將該器件內的報警標志位置位，並對主機發出的報警搜索命令作出響應。因此，可用多隻DS18B20同時測量溫度並進行報警搜索。在64位ROM的最高有效位元組中存儲有循環冗餘檢驗碼（CRC）。主機ROM的前56位來計算CRC值，並和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機收到的ROM數據是否正確。
4.調節模塊介紹
調節模塊是由四個按鍵接地後直接接單片機的I/O口完成的。當按鍵沒有按下時單片機管腳相當於懸空，默認下為高電平，當按鍵按下時相當於把單片機的管腳直接接地，此時為低電平。程序設計為低電平觸發。
5.報警模塊介紹
報警模塊是由一個PNP型的三極體9012驅動的5V蜂鳴器，和一個加一限流電阻的發光二極體組成的。報警時蜂鳴器間歇性報警，發光二極體閃爍。

2.2 系統硬體設計
2.2.1 單片機電路設計

圖2-4 單片機最小系統原理圖
單片機最小系統是由晶振電路，上電復位、按鍵復位電路，ISP下載介面和電源指示燈組成。原理圖如圖2-4所示。
2.2.2 DS18B20溫度感測器電路設計
DS18B20溫度感測器是單匯流排器件與單片機的介面電路採用電源供電方。
電源供電方式如圖2-7，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。

圖2-7 DS18B20電源供電方式
當DS18B20處於寫存儲器操作和溫度A/D轉換操作時，匯流排上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10us。採用寄生電源供電方式時VDD端接地。由於單線制只有一根線，因此發送介面必須是三態的。
2.2.3 顯示電路設計
顯示電路是由四位一體的共陰數碼管進行顯示的，數碼管由三極體9013驅動。
四位一體的共陰數碼管的管腳分布圖如圖2-5所示。

圖2-5 四位一體的共陰數碼管管腳分布圖
顯示電路的總體設計如圖2-6所示。

圖2-6 顯示電路
2.2.4 按鍵電路設計
按鍵電路是用來實現調節設定報警溫度的上下限和查看上下報警溫度的功能。電路原理圖如圖2-10所示。

圖2-10 按鍵電路原理圖

2.2.5 報警電路設計
報警電路是在測量溫度大於上限或小於下限時提供報警功能的電路。該電路是由一個蜂鳴器和一個紅色的發光二極體組成，具體的電路如圖2-9所示。

圖2-9 報警電路原理圖

3 軟體設計
3.1 DS18B20程序設計
3.1.1 DS18B20感測器操作流程
根據DS18B20的通訊協議，主機（單片機）控制DS18B20完成溫度轉換必須經過三個步驟：
• 每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位操作
• 復位成功後發送一條ROM指令
• 最後發送RAM指令
這樣才能對DS18B20進行預定的操作。復位要求主CPU將數據線下拉500μs，然後釋放，當DS18B20收到信號後等待16～60μs左右，後發出60～240μs的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。
DS18B20的操作流程如圖3-1所示。

如圖3-1 DS18B20的操作流程
3.1.2 DS18B20感測器的指令表
DS18B20感測器的操作指令如表3-1所示。感測器復位後向感測器寫相應的命令才能實現相應的功能。
表3-1 DS18B20的指令表

指 令

指令代碼

功 能

讀ROM

0x33

讀DS1820溫度感測器ROM中的編碼（即64位地址）

符合 ROM

0x55

發出此命令之後，接著發出 64 位 ROM 編碼，訪問單匯流排上與該編碼相對應的 DS1820 使之作出響應，為下一步對該 DS1820 的讀寫作準備。

搜索 ROM

0xF0

用於確定掛接在同一匯流排上 DS1820 的個數和識別 64 位 ROM 地址。為操作各器件作好准備。

跳過 ROM

0xCC

忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發溫度變換命令。適用於單片工作。

告警搜索命令

0xEC

執行後只有溫度超過設定值上限或下限的片子才做出響應。

溫度變換

0x44

啟動DS1820進行溫度轉換，12位轉換時最長為750ms（9位為93.75ms）。結果存入內部9位元組RAM中。

讀暫存器

0xBE

讀內部RAM中9位元組的內容

寫暫存器

0x4E

發出向內部RAM的3、4位元組寫上、下限溫度數據命令，緊跟該命令之後，是傳送兩位元組的數據。

復制暫存器

0x48

將RAM中第3 、4位元組的內容復制到EEPROM中。

重調 EEPROM

0xB8

將EEPROM中內容恢復到RAM中的第3 、4位元組。

讀供電方式

0xB4

讀DS1820的供電模式。寄生供電時DS1820發送「 0 」，外接電源供電 DS1820發送「 1 」。

3.1.3 DS18B20感測器的初始化時序
DS18B20感測器為單匯流排結構器件，在讀寫操作之前，感測器晶元應先進性復位操作也就是初始化操作。
DS18B20的初始化時序如圖3-2所示。首先控制器拉高數據匯流排，接著控制器給數據匯流排一低電平，延時480μs，控制器拉高數據匯流排，等待感測器給數據線一個60-240μs的低電平，接著上拉電阻將數據線拉高，這樣才初始化完成。

圖3-2 DS18B20初始化時序
3.1.4 DS18B20感測器的讀寫時序
1.寫時序
DS18B20感測器的讀寫操作是在感測器初始化後進行的。每次操作只能讀寫一位。
當主機把數據線從高電平拉至低電平，產生寫時序。有兩種類型的寫時序：寫「0」時序，寫「1」時序。所有的時序必須有最短60μs的持續期，在各個寫周期之間必須有最短1μs的恢復期。
在數據匯流排由高電平變為低電平之後，DS18B20在15μs至60μs的時間間隙對匯流排采樣，如果為「1」則向DS18B20寫「1」， 如果為「0」則向DS18B20寫「0」。如圖3-2的上半部分。
對於主機產生寫「1」時序時，數據線必須先被拉至低電平，然後被釋放，使數據線在寫時序開始之後15μs內拉至高電平。
對於主機產生寫「1」時序時，數據線必須先被拉至低電平，且至少保持低電平60μs。
2.讀時序
在數據匯流排由高電平變為低電平之後，數據線至少應保持低電平1μs，來自DS18B20的輸出的數據在下降沿15μs後有效，所以在數據線保持低電平1μs之後，主機將數據線拉高，等待來自DS18B20的數據變化，在下降沿15μs之後便可開始讀取DS18B20的輸出數據。整個讀時序必須有最短60μs的持續期。如圖3-2的下半部分。讀時序結束後數據線由上拉電阻拉至高電平。

圖3-3 DS18B20感測器的讀寫時序
3.1.5 DS18B20獲取溫度程序流程圖
DS18B20的讀位元組，寫位元組，獲取溫度的程序流程圖如圖3-3所示。

圖3-4 DS18B20程序流程圖
3.2 顯示程序設計
顯示電路是由四位一體的數碼管來實現的。由於單片機的I/O口有限，所以數碼管採用動態掃描的方式來進行顯示。程序流程圖如圖3-4所示。

圖3-5 顯示程序流程圖
3.3 按鍵程序設計
按鍵是用來設定上下限報警溫度的。具體的程序流程圖如圖3-5所示。

圖3-6 按鍵程序流程圖

4實物製作及調試
製作好的實物如圖4-1所示。

圖4-1 數字溫度計實物正面圖
在做實物時出現了不少問題。比如本來是採用NPN型9013驅動蜂鳴器，但是在實際調試中蜂鳴器驅動不了，經多次試驗，在三極體的基極電阻與單片機的介面處接一個1、2kΩ的上拉電阻就能驅動了。但考慮到單片機的I/O口默認狀態時為高電平，這樣一上電蜂鳴器就會響，所以將NPN型9013換成了PNP型的9012三極體，效果還不錯。

5電子綜合設計體會
經過將近一個月的設計、焊接、編程、調試，我們終於完成了數字溫度計的設計，基本能夠達到設計要求，而且還設計了一些其他功能，比可以開啟或消除按鍵音功能，開機動畫功能，查看報警上下限溫度功能。
此次的設計使我從中學到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實踐的轉化，怎樣將我們所學到的知識運用到實踐中去。在大學課堂的學習只是給我們灌輸專業知識，而我們應把所學的知識應用到我們現實的生活中去。這次的設計不僅使我們將課堂上學到的理論知識與實際應用結合了起來，而且使我們對電子電路、電子元器件、印製電路板等方面的知識有了更進一步的認識，同時在軟體編程、焊板調試、相關調試儀器的使用等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今後能夠獨立進行某些單片機應用系統的開發設計工作打下一定的基礎。此次單片機設計也為我們以後進行更復雜的單片機系統設計提供了寶貴的經驗。
在本次設計的過程中，我們遇到不少的問題，剛開始焊好的板子下不進去程序，經過一再仔細的檢查，才發現是在下載口處出了問題，由於焊盤口比較小，排針插不進去，最後使了很大力氣才插進去，插進去後才發現壞了，結果在去排針的時候把焊盤給去下來了，最後只能在旁邊將下載口引了出來。還有就是文章中提到的蜂鳴器驅動問題等等。經過此次的硬體製作與調試，鍛煉了我們的動手實踐能了。本次設計的另一個重點就是軟體程序的設計，其中需要有很巧妙的程序演算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個程序並不是一件簡單的事，有好多的東西，只有我們去試著做了，才能真正的掌握，只學習理論，有些東西是很難理解的，更談不上掌握。
通過此次的綜合設計，我們初步掌握了單片機系統設計的基本原理。充分認識到理論學習與實踐相結合的重要性，對於書本上的很多知識，不但要學會，更重要的是會運用到實踐中去。在以後的學習中，我們會更加註重實踐方面的鍛煉，多提高自己的動手實踐能力。

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Ⅳ 溫度感測器組成部分

溫度感測器組成部分

溫度感測器組成部分，生活中我們很多的電子設備都是需要用到感測器的，感測器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,並能將感受到的信息，以下分享溫度感測器組成部分。

溫度感測器組成部分1

溫度感測器的結構：測溫元件、保護裝置，傳輸裝置；有的帶固定方式，帶接線盒，還有的將帶儀表顯示的也叫溫度感測器。正常看到的是，電機用的溫度感測器是個不銹鋼保護管（裡面是個鉑熱電阻測溫元件）。

一個固定螺絲，然後是引線引到接線盒。其它的溫度感測器，測溫元件可能是很小，保護裝置裝好後體積也不大，但主要的結構基本上一樣，測溫元件+保護+引線。

無線溫度感測器的組成部分

系統主要由無線溫度感測器、測溫通信終端（溫度顯示儀）、溫度檢測預警工作站三部分激猛激組成。

無線溫度感測器：由控制單元、無線數據傳輸和溫度測量三部分組成。測溫後，將溫度數據通過無線方式傳遞給測溫通訊終端。主要安裝在易發熱的電纜連接、變壓器與開關的表面。

每個無線溫度感測器具有唯一的ID編號，實際安裝使用時記錄每個感測器的安裝地點，並與編號一起錄入溫度檢測工作站計算機資料庫中。感測器每隔一定時間（可以事先設定）自動發射一次監測點的溫度數據知衡，發現溫度異常立即報警，可不受發送周期限制。

測溫通信終端（溫度顯示儀):安裝在集控室內，負責接收各無線溫度感測器發送出的溫度數據，在資料庫中作長期保存，實時顯示監測點。

測溫工作站：負責接收各溫度顯示儀上傳的溫度數據集中顯示、分析處理。通過安裝在PC機上的後台監測軟體，以電子地圖的形式顯示各測溫點的位置及溫度變化，實時在線遠程監測。

溫度感測器組成部分2

具體來說，數字溫度感測器的主要構成包括一個雙電流源、一個Δ-ΣA/D轉換器、數字邏輯和一個通向數字器件(如與一個微處理器或微控制器連接)的串列介面(如I2C匯流排、SMBus或SPI)。

數字溫度感測器有兩種：本地或遠程溫度感測器，它們均採用某種方法強制兩個成比例的電流通過一個連接成二極體形式的NPN或PNP晶體管，均用於測量所導致的VBE變化，使用Δ-ΣA/D轉換器對電壓采樣並將數值轉換成數字格式。

強制電流一般採用約10：1的比例。通過強制施加比例電流和測量明襪兩個VBE的差值，可消除二極體上IS這一與工藝相關參數的一階效應。

每個溫度感測器在生產過程中均會進行調整，以便與要使用的二極體的理想參數匹配。遠程二極體的特性取自2N3904/6。由於本地溫度感測器在硅襯底上只是一個簡單的`NPN或PNP結構，遠程溫度感測器幾乎總是集成一個本地溫度感測器。

因此，遠程感測器的作用幾乎總是像兩個感測器一樣。本地溫度感測器在同一封裝集成了一個熱二極體。對於本地感測器，根據封裝和位於IC襯底上的本地二極體，熱時間常數(即達到最終溫度的63.2%所需的時間)為幾分鍾。匯流排負載過重或轉換過快會造成器件自加熱並影響溫度精度。

溫度數據變為可用所需的時間稱為轉換速率。該速率由器件內部振盪器和A/D解析度決定，一般低於100Hz或長於10ms。轉換速率越快，溫度數據可檢索的速度就越快，同時溫度感測器消耗的功率也就越大。

由於存在自加熱效應，轉換速率通常較低。圖1顯示了一個遠程溫度感測器和/或本地 溫度感測器 的簡化框圖。

溫度感測器組成部分3

一、熱電阻溫度感測器：

測溫原理:熱電阻是基於電阻的熱效應進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類。

金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表示，即：Rt=Rt0[1+α（t-t0）] 式中，Rt為溫度t時的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0℃）時對應電阻值；α為溫度系數。

半導體熱敏電阻的阻值和溫度關系為：Rt =AeB/t式中Rt為溫度為t時的阻值；A、B取決於半導體材料的結構的常數。

測溫范圍:金屬熱電阻一般適用於-200~500℃范圍內的溫度測量，其特點是測量准確、穩定性好、性能可靠。半導體熱敏電阻測溫范圍只有-50~300℃左右, 且互換性較差，非線性嚴重，但溫度系數更大，常溫下的電阻值更高（通常在數千歐以上）。

二、集成溫度感測器：

集成溫度感測器有可分為模擬式溫度感測器和數字式溫度感測器。

1.模擬式溫度感測器

測溫原理:將驅動電路、信號處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上，具有實際尺寸小、使用方便、靈敏度高、線性度好、響應速度快等 優點。

測溫范圍：LM135235335系列是美國國家半導體公司（NS）生產的一種高精度易校正的集成溫度感測器，是電壓輸出型溫度感測器，工作特性類似於齊納穩壓管。

該系列器件靈敏度為10mV/K，具有小於1Ω的動態阻抗，工作電流范圍從400μA到5mA，精度為1℃，LM135的溫度范圍為-55℃～+150℃，LM235的溫度范圍為-40℃～+125℃，LM335為-40℃~+100℃。

封裝形式有TO-46、TO-92、SO-8。該器件廣泛應用於溫度測量、溫差測量以及溫度補償系統中。

2.數字式溫度感測器

測溫原理:將敏感元件、A/D轉換單元、存儲器等集成在一個晶元上，直接輸出反應被測溫度的數字信號，使用方便，但響應速度較慢（100ms數量級）。

測溫范圍：DS18B20是美國Dallas半導體公司生產的世界上第一片支持「一線匯流排」 介面的數字式溫度感測器，供電電壓范圍為3～5.5V，測溫范圍為-55℃～+125℃

可編程的9～12位解析度，對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，出廠設置默認為12位，在12位解析度時最多在750ms內把溫度值轉換為數字。

三、熱電偶溫度感測器

測溫原理:兩種不同成分的導體（稱為熱電偶絲或熱電極）兩端接合成迴路，當接合點的溫度不同時，在迴路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電動勢。

熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表連接，顯示出熱電偶所產生的熱電動勢，通過查詢熱電偶分度表，即可得到被測介質溫度。

測溫范圍：常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）。