基于DS18DB20的多功能溫度測量儀
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1 硬件電路設(shè)計(jì)
1. 1 溫度傳感器
采用DA LLAS 公司的溫度傳感器DS18B20 作為溫度采集器件，DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由64 位ROM、溫度靈敏元件、內(nèi)部存儲器和配置寄存器4 部分組成，如圖1 所示。
( 1) 64 位ROM。它的內(nèi)容是64 位序列號，它可以被看作是該DS18B20 的地址序列碼，其作用是使每個(gè)DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20 的目的。
( 2) 溫度靈敏元件。它完成對溫度的測量，測量后的結(jié)果存儲在2 個(gè)8 B 的溫度寄存器中。
( 3) 內(nèi)部存儲器。內(nèi)部存儲器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2 PROM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL 以及配置寄存器。
圖1 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
DS18B20 具有以下特點(diǎn):
( 1) 獨(dú)特的單線接口方式，與單片機(jī)連接時(shí)僅需要一條口線;( 2) 測溫范圍為- 55~ + 125℃，在- 10~ + 85℃范圍內(nèi)精度為±0. 5 ℃;( 3) 通過編程可實(shí)現(xiàn)9~ 12 位的數(shù)字讀數(shù)方式;( 4) 用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值;( 5) 外圍電路簡單，使用時(shí)不需要外圍元件，可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3. 0 ~ 5. 5 V 無需備用電源;( 6) DS18B20 有TO 92、SOIC 及CSP 封裝，本測量儀選用DS18B20 的外形及引腳排列如圖2 所示，其中VDD 為外接供電電源輸入端，GND 為公共地，DQ為數(shù)字信號輸出端。
圖2 DS18B20 的外形及引腳排列
基于以上特點(diǎn)，采用DS18B2 使得硬件消耗更少，系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便，價(jià)格更便宜，體積更小。
1. 2 硬件電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件電路如3 所示。
圖3 系統(tǒng)硬件電路圖
包括信號采集、系統(tǒng)控制、數(shù)字顯示、高溫報(bào)警四個(gè)部分。傳感器DS18B20 為信號采集器件所采集到的溫度信號，通過內(nèi)部處理由傳感器的DQ 端送到單片機(jī)P3. 2 端口，經(jīng)單片機(jī)的計(jì)算處理后，由P0 口和P1 口分別作為4 位共陽數(shù)碼管的段控信號和位控信號，共同完成對所測溫度值的數(shù)字顯示，最高位是符號顯示，如顯示負(fù)號“-”時(shí)，表示當(dāng)前溫度是負(fù)溫度，否則為正溫度;由P2. 0 端口控制蜂鳴器，當(dāng)測量的溫度超過“預(yù)設(shè)報(bào)警溫度”時(shí)，發(fā)出提示音報(bào)警; P2. 1~ P2. 3 端口來控制黃、綠、紅3 個(gè)發(fā)光二極管分別表示低溫、正常、高溫三種溫度狀態(tài)。石英晶體JT 和電容C2 ，C3 共同組成晶振電路; 電容C1 、電阻R 13、S B 共同構(gòu)成復(fù)位電路; 其中電阻R13為下拉電阻，SB 為手動復(fù)位按鈕。
2 軟件設(shè)計(jì)
為了便于子程序的調(diào)用和維護(hù)系統(tǒng)，程序遵循標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的原則，主要完成包括讀DS18B20 溫度數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的整理轉(zhuǎn)換、溫度顯示、報(bào)警等模塊的設(shè)計(jì)。由于程序任務(wù)相對較少，結(jié)構(gòu)相對簡單，本系統(tǒng)由主程序和多個(gè)子程序組成，采用順序性結(jié)構(gòu)主程序流程。
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