第18章数字温度传感器的应用.ppt

第18章 数字温度传感器的应用——基于DS18B20的温度测量模块设计 18.1 设计任务 本设计在Proteus中仿真实现。选用AT89S51 控制数字温度传感器DS18B20，读取数据，并对DS18B20 转换后的数据进行处理，最后在数码管上显示DS18B20 测出的温度。 要求使用6 位数码管显示，最高位为符号位，如果温度值为“正”不显示，如果温度为“负”,则显示负号；第2~4 位显示温度值的整数部分,并在第4 位数据上显示小数点；第5 位显示一位小数，最低位显示摄氏度符号“C”。 18.1 设计任务 通过本设计应达到以下设计目的: 掌握DS18B20 数字温度传感器的工作原理及使用方法; 掌握对DS18B20 转换数据进行处理的方法; 学习用数码管显示复杂数据的方法。 18.2 设计原理 18.2 设计原理 DS18B20的典型接法如图中所示，74LS245为数码管的驱动芯片，P3.0-P3.5输出数码管的位选信号。 18.2.2 DS18B20数字温度传感器 DS18B20 数字温度计是DALLAS 公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。 用它来组成一个测温系统，线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 18.2 设计原理 DS18B20 产品的特点： 只要求一个端口即可实现通信； 在DS18B20 中每个器件上都有独一无二的序列号； 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温； 测量温度范围在－55℃到＋125℃之间； 数字温度计的分辨率用户可以从9 位到12 位选择； 内部有温度上、下限告警设置。 18.2 设计原理 TO－92 封装的DS18B20 的引脚排列见图18-2其引脚功能描述见下表。 18.2 设计原理 1）DS18B20 的内部结构 DS18B20 的内部框图如图18-3 所示。 18.2 设计原理 其64 位ROM 存储器件具有独一无二的序列号。 暂存器包含两字节(0 和1 字节)的温度寄存器，用于存储温度传感器的数字输出。它还提供一个字节的上线警报触发(TH)和下线警报触发(TL)寄存器(2 和3 字节)，和一个字节的配置寄存器(4 字节)，使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度。 暂存器的5、6 和7 字节器件内部保留使用。第8字节含有循环冗余码（CRC ）。 使用寄生电源时，DS18B20 不需额外的供电电源；当总线为高电平时，功率由单总线上的上拉电阻通过DQ 引脚提供；高电平总线信号同时也向内部电容CPP 充电，CPP 在总线低电平时为器件供电。 18.2 设计原理 DS18B20 加电后，处在空闲状态。 要启动温度测量和模拟到数字的转换，处理器须向其发出Convert T [44h] 命令；转换完后，DS18B20 回到空闲状态。温度数据是以带符号位的18-bit补码存储在温度寄存器中的，如图18-4 所示： 18.2 设计原理 符号位说明温度值的正、负，正值时S=0，负值时S=1。 表18-2给出了一些数字输出数据与对应的温度值的例子。 18.2 设计原理 2）DS18B20的命令序列： 1.初始化； 2.ROM 命令跟随着需要交换的数据； 3.功能命令跟随着需要交换的数据。 访问DS18B20 必须严格遵守这一命令序列，如果丢失任何一步或序列混乱，DS18B20都不会响应主机（除了Search ROM 和Alarm Search 这两个命令，在这两个命令后，主机都必须返回到第一步）。 18.2 设计原理 ① 初始化 ●DS18B20 所有的数据交换都由一个初始化序列开始。包括主机发出的复位脉冲和跟在其后的由DS18B20 发出的应答脉冲构成。 ●当DS18B20 发出响应主机的应答脉冲时，即向主机表明它已处在总线上并且准备工作。 ② ROM 命令： ● ROM 命令通过每个器件64-bit 的ROM 码，使主机指定某一特定器件（如果有多个器件挂在总线上）与之进行通信。DS18B20 的ROM 如表18-3所示，每个ROM 命令都是8 bit 长。 18.2 设计原理 18.2 设计原理 ③ 功能命令： ●主机通过功能命令对DS18B20 进行读/写Scratchpad 存储器，或者启动温度转换。 ● DS18B20的功能命令如表18-4所示。 18.2 设计原理 18.2 设计原理 3）DS18B20 的信号方式 DS18B20 采用严格的单总线通信协议，以保证数据的完整性。 该协议定义了几种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0 和读1。除了应答脉冲所有这些信号都由主机发出同步信号。 总线上传输的所有数据和命令都是以字节的低位在前。 18.2 设