文档介绍：温度传感器的设计
设计名称:温度控制系统的设计
二、设计原理:温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度,FPGA获取采集的温度值,经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值,再根据当前设定的温度上下限值,通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时,
FPGA通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ,当采集的温度经处理后低于设定温度的下时,FPGA通过三极管驱动继电器开启升温设备(加热器) 。
当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障,或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候,FPGA通过三极管驱动扬声器发出警笛声。
超温报警
DS18B20 温度芯片数据传输
EP4CE22E22C8
输入电源
加热器
继电器2
压缩制冷器
继电器1 N
工作原理图
三、温度控制部分
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点,特别适合用于构成多点温度测控系统,可直接将温度转化成串行数字信号(按9位二进制数字)给CPU处理,且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片,它具有三引脚TO-92小体积封装形式,温度测量范围-55~+125
℃,可编程为9~12位A/D转换精度,℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出,其工作电源既可在远端引入,业可采用寄生电源方式产生,多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上,CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。
综上,在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性很稳定,它能用做工业测温元件,且此元件线形较好。在0—100摄氏度时,最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向CPU传输数字信号,便于CPU处理及控制。
图4-1温度芯片DS18B20
DS18B20的主要特性
(1)适应电压范围更宽,电压范围:~,在寄生电源方式下可由数据线供电
(2)独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯
(3)DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温
(4)DS18B20在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内
(5)温范围-55℃~+125℃,在-10~+85℃时精度为±℃
(6)可编程的分辨率为9~12位,℃、℃、℃℃,可实现高精度测温
(7),12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字,速度更快
(8)测量结果直接输出数字温度信号,以"一线总线"串行传送给CPU,同时可传送CRC校验码,具有极强的抗干扰纠错能力
(9)负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能正常工作。
DS18B20工作原理