文档介绍：1 前言
在日常生活及工农业生产中,经常要用到温度的检测及控制,传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,需要比较多的外部硬件支持。其缺点如下:硬件电路复杂;软件调试复杂;制作成本高。针对以上问题,采用一种改进型智能温度传感器作为检测元件,测温范围为-55~+125 ℃,℃,误差+℃以内。数字温度计传感器可以直接读出被测温度值,而且采用三线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。本数字温度计设计采用一种改进型智能温度传感器作为检测元件,测温范围为-55~125 ℃,℃,误差+℃以内。而传统的温度计,如热电偶和热电阻测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,需要比较多的外部硬件支持。硬件电路复杂,软件调试困难,制作成本高等缺点都给科技、工业、农业等诸多领域带来许多问题,尤其在生物学,、Mg/Ca温度计的建立基础、测定方法、研究成果、环境意义、,为现代和古海洋环境的重建、探索气候的变率与特征事件(冷暖、旱涝、ENSO等)的关联以及为预测未来气候变化的趋势提供科学的判据。因此,鉴于以上问题主要设计测温范围为-55~125 ℃,℃的数字温度计。
2 系统硬件的设计
本数字温度计设计采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后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-55~+125 ℃,℃.
DS18B20可以直接读出被测温度值,而且采用三线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。按照系统设计的功能和要求,确定系统由3个模块组成:主控制器,测温电路和显示电路[1]。
AT89C2051
主
控
制
器
。
显示电路
DS18B20
扫描驱动
设计要求: 测温范围-55~~+125 ℃;误差+℃以内;采用LED数码管直读显示。温度计设计原理图如图所示,控制器使用单片机AT89C2051,温度传感器使用DS18B20,用4位共阳LED数码管以动态扫描法实现温度显示。(电路图见附录)。
主控制器
单片机AT89C2051具有低电压供电和小体积等特点,两个端口刚好满足电路系统的设计需要,很适合便携手持式产品的设计使用。系统可用两节电池供电。。
显示电路
显示电路采用4位共阳LED数码管,从P1口输出段码,~,列驱动用9012三极管。。
温度传感器工作原理
DS18B20的性能特点
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读取方式。DS18B20的性能特点如下: 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信; 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能; 无须外部器件;可通过数据线供电,~; 零待机功耗;温度以9或12位数字;用户可定义报警设置;报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件;负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作
[2]。
DS18B20原理
DS18B20 采用3 脚PR-35 封装或8 脚SOIC 封装,。图中GND 为地,DQ 为数据输入/输出端(即单线总线),该脚为漏极开路输出,常态下呈高电平,Vcc 是外部+5V 电源端,不用时应接地,NC 为空脚。
DS18B20的外部结构
DS18B20内部主要包括寄生电源、温度传感器、64 位激光ROM 单线接口、存放中间数据的高速暂存器,用于存储用户设定的温度上下限值的TH 和TL 解发器存储与控制逻辑、8 位循环冗余校验码(CRC)发生器等七部分,。
64位ROM
和
单线接口
高
速
缓
存
存储器与控制逻辑
温度传感器
高温触发器TH
低温触发器TL
配置寄存器
8位CRC发生器
DS18B20的内部结构
寄生电源由二极管VD1、VD2 和寄生电容C 组成,电源检测电路用于判定