智能温度检测控制系统的设计..doc

智能温度检测控制系统的设计 作者：xxx 指导老师：xxx 摘要: 在日常生活及工农业生产中，人们经常要用到温度的检测及控制，，，A/D转换和比较多的外部硬件支持，电路复杂，DS18B20可以直接读出被测温度值，反应速度快，也可以设定温度上下限，还可以根据实际温度控制外部电路，进行温度补偿等。本文介绍了采用数字式温度传感器作为温度采集单元和用单片机来对它们进行控制，DS18B20 和AT89C51 单片机为核心开发研制了一种自动温度测控系统， 1引言 温度是一种最基本的环境参数，，，，，，；AD590也因其输出为模拟信号，且输出信号较弱故需后续放大及A/ D 转换电路，，，，，DALLAS公司生产单总线、数字式温度传感器系列(如DS1620、DS1820、DS18B20) 以来，，，，- 55～ + 125℃。本系统采用美国DALLAS 公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20 实现温室内温度信号的采集，DS18B20 将温度传感器、A/D 传感器、寄存器、接口电路集成在一个芯片中，，，，，DS18B20可编程温度传感器的编程，，，TH、TL 的温度设置。进入测温模式后，DS18B20，，，DS18B20 与其它温度传感器如温敏电阻、AD590 进行比较,介绍了DS18B20 的基本特性。由于DS18B20 具有直接输出数字信号、单总线接口、成本低等优点，将其应用在由AT89C51及各种环境因子检测传感器构成的温室环境监测中作为测温探头,给出了相应的硬件接口电路、软件流程及主要程序代码。 系统实现的功能如下： （1）测温检测范围在-55~125℃，误差在0.5℃以内 （2） 在测温模式下， （3）用户可以通过按键设置允许最高温度125℃、允许最低温度-55℃。 （4） 在测温模式下，，，，， LED 显示驱动电路、4位LED 显示器、温度检测电路及温度控制电路。硬件电路框图见如图 图1 硬件电路框图 3 系统硬件介绍 3.1 DS18B20 单线数字温度传感器 3.1.1 DS18B20 引脚分布 数字温度传感器DS18B20 的测温范围为- 55～+ 125 ℃，0.5 ℃，9～12 位数字表示，750 ms，温度超标报警的上、下限值，DS18B20 ，Dallas 的单总线控制协议，和单线控制信号在总线上来实现数据的读写。DS18B20 可编程温度传感器有3 个管脚，ground 为接地线，DQ ，DS18B20 的另一特点是在没有外部电源下操作的能力，DQ 脚上的上拉电阻提供(寄生供电模式) ，VDD脚接地。也可用传统方式供电，VDD脚上即可，范围3.10～5.5 V。本设计使用的封装形式如图2所示，DS18B20 的管脚图 引脚含义如下： ● DQ：数字信号输入\输出端。 ● GND：电源地。 ● VDD：外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 3.1.2 DS18B20的测温原理 DS18B20 测温原理如图3 所示。当DS18B20 接收到温度转换命令后，16 位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1 ，2 ，，，0.062 5 ℃/ LSB 形式表示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用来向计数器1提供固定频率的脉冲信号。高温度系数晶振的振荡频率受温度影响较大，，2 的脉冲输入，，1 和温度寄存器被预置在与- 55 ℃相对应的一个基值上。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，2 控制的闸门时间到达之前，1 的预置值减到0 ，1 运算，，，1 的新预置值，1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，，2 控制的闸门时间到达亦即计数到0 时，，，DS18B200.0625 ℃，12 位有效数据表示，，S 表示符号位，1 所示。其中“S”为标志位，: 当符号位S = 0时，；S = 1 时，，2 是对应的一部分温度值。DS18B20 完成温度转换后，TH ，TL ，T TH 或T TL ，， 图3 DS18B20测温原理图 表1 温度数据关系 表2 DS18B20温度与表示值对应表 3.1.3 DS18B20 内部结构 DS18B20 内部由64 位闪速ROM、触发器T H 和T L 、高速暂存存储器、配置寄存器和8 位C R C 发生器等组成。64 位闪速R O M 的结构如下: 开始8 位是产品类型的编号，，48 位，8 位是前56 位的CRC 校验码，DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。非易失性温度报警触发器T H 和T L ， DS18B20 温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存R