溫度控制DSB器實驗.doc

1、溫度控制DS18B20器實驗 DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟 Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點,使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡,為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。DS18B20、 DS1822 “一線總線"數(shù)字化溫度傳感器 同DS1820一樣，DS18B20也 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55°C+125°C，在-10+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C.DS1822

2、的精度較差為± 2°C .現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸,大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性.適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如:環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 DS18B20、 DS1822 的特性 DS18B20可以程序設定912位的分辨率，精度為±0。5°C.可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍.分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM中,掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的!性能價格比也非常

3、出色！ DS1822與 DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡化版本。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為±2°C，適用于對性能要求不高,成本控制嚴格的應用，是經(jīng)濟型產(chǎn)品. 繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS1820開辟了溫度傳感器技術的新概念.DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)。DS18B20的內(nèi)部結構 DS18B20內(nèi)部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器.DS18B20的管腳排列如下：DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；G

4、ND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地)。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(chǎn)品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼(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(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的.DS18B20中的溫度傳感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(shù)形式提供,以0.0625/LSB形式表達，其中S為符號位。這是1

5、2位轉化后得到的12位數(shù)據(jù),存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0,這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0。0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。例如+125的數(shù)字輸出為07D0H，+25。0625的數(shù)字輸出為0191H，25。0625的數(shù)字輸出為FF6FH,55的數(shù)字輸出為FC90H。DS18B20溫度傳感器的存儲器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結構寄存器。暫存存儲器

6、包含了8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位.第三個和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝,第五個字節(jié)是結構寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算.第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。文檔為個人收集整理,來源于網(wǎng)絡文檔為個人收集整理，來源于網(wǎng)絡該字節(jié)各位的意義如下: TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式.在DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶不要去改動。R1和R0用來設置分辨率,如下表所示：(DS18B2

7、0出廠時被設置為12位)分辨率設置表： R1R0分辨率溫度最大轉換時間009位93。75ms 0110位187.5ms 1011位375ms 1112位750ms 根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經(jīng)過三個步驟:每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)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(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放,DS18B20收到信號后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。DS1820使用中注意事項 DS1820雖然具有測溫系統(tǒng)簡

8、單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： （1)較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此,在對DS1820進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果.在使用PL/M、C等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對DS1820操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 (2）在DS1820的有關資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個DS1820,在實際應用中并非如此。當單總線上所掛DS1820超過8個時,就需要解決微處理器的總線驅動問題,這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時

9、要加以注意。 (3)連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。試驗中,當采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達150m，當采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時,正常通訊距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此,在用DS1820進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題. （4)在DS1820測溫程序設計中,向DS1820發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進入死

10、循環(huán).這一點在進行DS1820硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線,其中一對線接地線與信號線,另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。下面我們來看一起看一下增強型51實驗板接溫度傳感器18B20的實驗酷照：)。DS18B20傳感器不僅可以實時監(jiān)控溫度值，還可以設定范圍上限值和下限值,即測試溫度超過設定溫度值的范圍，可以做出相應的控制動作，如蜂鳴器報警,或繼電器吸合等操作，由軟件靈活控制。這是我們做DS18B20溫度傳感器實驗所需要的設備，從上到下分別是增強型51實驗板，仿真器，液晶屏，左邊放的三極管樣子的就是我們本次實驗所使用的溫度傳感器DS18B20,

11、右邊黃色的塑料盒子里放的是一些冰霜,呵呵，等會我們做實驗時要用到的?，F(xiàn)在我們就趕緊抓緊時間往下看，動作要快噢，否則冰就化了:）把仿真器，液晶屏，溫度傳感器全部插在增強型51實驗板上,執(zhí)行仿真，現(xiàn)在大家可以看到，DS18B20運行OK，正常，當時室內(nèi)的溫度為30。9攝氏度，站長感覺有點熱：）由于傳感器的靈敏度比較高，受到周圍熱源的影響，所以溫度值會實時地進行變化?，F(xiàn)在，當前溫度為31.6攝氏度。站長拿出打火機，點火后放在傳感器旁邊，液晶屏溫度顯示馬上發(fā)生變化，呵呵,這個變化，從我們提供的實驗視頻錄像上看更直觀，急劇上爬。站長在實驗前，已將溫度上限值設為33攝氏度，因此，超過33攝氏底，即會產(chǎn)生報警及做出觸發(fā)動作，從上圖中，我們可以從液晶屏中發(fā)現(xiàn)，在溫度值右邊多了“H”的字樣，說明當前的溫度已超過額定上限溫度值。 點擊這里看看錄像視頻我們已經(jīng)對它實施過“火刑"了，現(xiàn)在也給它來點冷的了吧，去掉火源，這時站長旁邊的風扇已打開，溫度馬上開始爬落至27。8攝氏度?，F(xiàn)在，將其插入冰箱中，溫度值馬上下跌,下面站長用數(shù)碼相機進行連續(xù)拍照，你看錄像會更直觀，這里的圖就是站長不斷地拍照機快門的效果圖。目前,降至14.6攝氏度?，F(xiàn)