溫度传感器DS18B20在单片机智能温度控制系统中的妙用.docVIP

温度传感器DS18B20在单片机智能温度控制系统中的妙用 * 摘?? 要?? DS18B20新型单总线数字温度传感器集温度测量和A /D转换于一体, 直接输出数字 量, 与单片机接口电路简单。作者介绍了一种基于DS18B20和AT89C2051单片机的温度测量及 控制系统的硬件结构及汇编程序设计。 关键词?? 温度; 测控系统 中图分类号?? TP273+ ??5?? ?? 文献标识码?? A 0?? 引言 温度是工业对象中主要的被控参数之一, 目前, 典型的温度测控系统是由模拟式温度传感器、A /D转 换电路和单片机组成。自动化程度和可靠性较高, 使用方便, 得到了广泛应用。但是由于模拟式温度传感 器输出为模拟信号, 必须经过A /D转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口, 使得硬件电 路结构复杂, 成本较高。而以DS18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器集温度测量和A /D转换于 一体, 直接输出数字量, 与单片机接口几乎不需要外围元件, 使得硬件电路结构简单, 广泛使用于距离远, 节点分布多的场合。具有较强的推广应用价值。 1?? DS18B20简介 ( 1)单总线接口方式: DS18B20与微处理器(如单片机)连接时仅需要一条口线(加上地线)即可实现 双向通讯。 ( 2)使用中无需外部器件, 以计数器原理工作, 直接读出数字量, 工作可靠, 精度高, 且通过编程可实 现9~ 12位数字读出方式。 ( 3)供电方式可选: 可由数据线供电, 也可由外部电源供电, 电压范围+ 3. 0V ~ + 5. 5V ( 4)测量范围- 55?? ~ + 125?? , 分辨率0. 5?? ( 5)可设定非易失的报警上下限阀值, 一旦测量温度超过此设定值, 即可给出一报警标志。 ( 6)利用每片DS18B20上全球唯一的64b it编码, 可轻松组建测量网络。 ( 7)多种封装形式可选, 根据实际需要组建测温系统。 2?? 系统组成 本系统以DS18B20作为温度传感器, ATMEL 公司的简化型8051单片机AT89C2051作为处理器, 配 以温度显示、蜂鸣器和继电器作为温度控制输出单元。整个系统力求结构简单, 功能完善。硬件电路如图 1所示。系统工作原理如下: DS18B20进行现场温度测量, 将测量数据送入AT89C2051 P3. 7口, 经单片机 处理后显示温度值, 并与设定的报警温度上、下限值比较, 若高于设定上限值或低于设定下限值则蜂鸣器 发出报警, 继电器动作控制加热元件调节温度。部分温度值及转换结果如表1所示。 3?? 软件实现 基于DS18B20的温度测控系统硬件电路简单, 但是工作必须严格遵守单总线器件的工作时序。 * 收稿日期: 2005- 12- 29 作者简介: 明德刚( 1977- ) , 男, 助教, 研究方向: 自动控制。 表1?? 部分温度值与DS18B20输出的数字量对照表 温度值/?? 数字输出(二进制) 数字输出(十六进制) + 85?? 0000 0101 0101 0000 0550H + 25. 625?? 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 1111 0110 1111 FF6FH - 55?? 1111 1100 1001 0000 FC90H 图1?? DS18B20温度计电路原理图 ?? ?? ( 1) AT89C2051首先发出一个复位脉冲, 使DS18B20复位: 先将数据线拉低并保持480~ 960us, 再释 放数据线, 由上拉电阻拉高15~ 60us后由DS18B20发出60~ 240us的低电平作为应答信号。 ( 2) AT89C2051对DS18B20写数据: 先将数据线拉低1us以上, 再写入数据; 待写入数据变化15~ 60us后, DS18B20对数据线采样。工作中要求主机写入数据到DS18B20的保持时间应为60~ 120us, 2次 写数据的操作时隙应大于1us。 ( 3) AT89C2051读DS18B20数据: AT89C2051先将数据线拉低再释放。DS18B20在数据线上从高电 平跳低后15us内将数据送到数据线上, AT89C2051在15us后读取数据。 DS18B20功能命令如表2所示。 以下是本温度测控系统部分程序, 包括DS