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勞易測溫度傳感器DS18B20的簡介

  概 述 隨著現代信息的飛速發展和傳統工業改造的逐步實現,能夠單獨工作的溫度檢測和顯示系統已經 應用于諸多領域。傳統的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件,熱敏電阻成本低,但需要后續信號處理電路, 而且熱敏電阻的穩定性相對較差,測量溫度的正確度低,檢測系統的精度差。我們選用了美國DALLAS公司 新推出的DS18B20數字式溫度傳感器,DS18B20是DS1820的新產品,它與傳統的熱敏電阻溫度傳感器不同,它能夠 直接讀出被測溫度并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9~12位的數字值讀數方式,可以分別在93.75ms和 750ms內將溫度值轉化9位和12位的數字量。因而使用DS18B20可使系統結構趨簡單。
 
  2 AT89C2051單片機 本文選用的單片機為AT89C2051,它是一個只有20引腳的體積小、價格便宜的Flash ROM 型單片機。T供以下標準功能:一個8位CPU、2KB的閃爍存儲器、128字節RAM、15根I/O線、兩個16位定時器、一個 全雙工串行口、5個中斷源,還有片內振蕩電路和時鐘電路及一個精密模擬比較器。具有與MCS-51完全兼容的指 令系統,因而系統硬件設計簡單,軟件設計也比較方便。
 
  3 DS18B20溫度傳感器的特點
 
  ·單線接口,只有一根信號線與CPU連接 ·傳送串行數據,不需要外部元件·不需要備份電源、可用數據線供電 ·溫度測量范圍從-50oC~125oC,-10oC~85oC時測量精度為±0.5oC·通過編程可實現9~12位的數字值讀數方式,在93.75ms和750ms內將溫度值轉化9位和12位的數字量·用戶可自設定非易失性的報警上下限值 ·報警搜索命令可以識別哪片DS18B20溫度超限4 DS18B20溫度傳感器的存儲器 DS18B20溫度傳感器存儲器包括一個暫存RAM和一個非易失性的可 電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發器TH、TL和結構寄存器。暫存存儲器包含了8個連續字節,前兩個 字節是測得的溫度信息,第一個字節的內容是溫度的低八位,第二個字節是溫度的高八位。第三個和第四個字節是 TH、TL的易失性拷貝,第五個字節是結構寄存器的易失性拷貝,這三個字節的內容在每一次上電復位時被刷新。 第六、七、八個字節用于內部計算。第九個字節是冗余檢驗字節。 暫存存儲器的前兩個子節代表的數據格式 是:
 
  溫度低位字節(A)  溫度高位字節(B)
 
  溫度算法:①SSSSS=11111b,D=-1;SSSSS=00000b,D=1 zui小分辨率為0.0625oC:② 當D=1時,溫度值 ③  當D=-1時,溫度值 結構寄存器的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率。該字節各位的意義如下:
 
  MSB  LSB
 
  TM R1 R0 1 1 1 1 1
 
  低五位一直都是1 ,TM是測試模式位,用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位 被設置為0,用戶不要去改動。R1和R0用來設置分辨率,如下表所示:(DS18B20出廠時被設置為12位)表1 分辨率設置表R1 R0  分辨率  溫度zui大轉換時間
 
  0 0 9位 93.75ms
 
  0 1 10位 187.5ms
 
  1 0 11位 375ms
 
  1 1 12位 750ms
 
  5數碼顯示 利用AT89C2051串行口的移位寄存器工作方式,通過外接美國MAXIM公司推出的MAX7219串行LED顯 示驅動器,避免了CPU直接定時對LED服務,使CPU讓出多的時間去處理被控制對象。MAX7219是串行輸入共陰極 顯示驅動器,每片可驅動8個LED數碼管。用戶需對片內的位和控制寄存器編程,可選擇譯碼方式、LED個數 、顯示亮度和關閉等一些功能[3]。
 
  6 硬件電路 系統硬件結構圖如圖1所示:
 
  7系統軟件概述 由于DS18B20的分辨率可以通過編程進行選擇,使得DS18B20比DS1820在分辨率增強的前T下, 整體表現出一致性很好。
 
  系統的主程序用C51編寫,主要是C51調用匯編語言,完成對DS18B20的調用、中斷管理、測量溫度值的計算 及溫度值的顯示等功能。顯示程序實現定時對各路溫度值的巡檢和顯示,并且在一個通道上允許修正中斷, 以實現根據溫度標稱值修正傳感器的目的。使用者需打開電源就可以從觀察屏上看到關心的溫度變化情況 并且很方便紀錄數據。
        還可以看看勞易測傳感器網絡中的能量消耗問題研究。


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