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1、xx 大学本科毕业论文（设计）2 DS18B20数字温度计设计xx大学工程技术学院，xx xx摘要摘要：本文介绍了利用美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感DS18B20和ATMEL公司生产的AT89C2051，结合四位共阳型LED，采用动态显示的方法实现室内温度的检测和读数。本文设计的数字温度计基于DS18B20单线总线结构，与单片机的接口电路简单无须外部电路，同时由于DS18B20能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式，因而使得整体设计思路简单，可以实现-55+125C的温度测量，精度误差在0.1C以内。本文给出了具体的硬件电路
2、和软件设计。关键词关键词：单片机 DS18B20 智能温度传感器DS18B20 DIGITAL THERMOMETER DESIGNxxxxx College of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400716, ChinaAbstract：This paper presents the method for a digital thermometer design made of DS18B20,a newly-product of advaced Programmable Resolution 1-Wi
3、re Digital Thermometer（DALLAS），and AT89C2051 (ATMEL).This design adopts dynamic dispay method with four LED to measure room temperature.This digital thermometer is based on the one wire configuration of DS18B20, and no external circuit is required.Since the measured temperature can be directly read
4、by DS18B20 and 9-12 digits reading can be implemented through simple programming, the overalldesign concept is simple. Temperature within -55+125C can be measured with an error of +/-0.1C. Detailed circuits and softwaredesign are given here. Key Words：single-chip computer DS18B20 smart temperature s
5、ensorxx 大学本科毕业论文（设计）3 文献综述自动控制领域中，温度检测与控制占有很重要地位。温度测控系统在工农业生产、科学研究和在人们的生活领域，也得到了广泛应用。因此，温度传感器的应用数量居各种传感器之首。目前，温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发展。温度传感器，使用范围广，数量多，居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下 3 个阶段：传统的分立式温度传感器（含敏感元件） ，主要是能够进行非电量和电量之间转换模拟集成温度传感器/控制器智能温度传感器目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。一、温度传感器简介目前，温度传感器没有统一的分
6、类方法。按输出量分类有模拟式温度传感器和数字式温度传感器。按测温方式分类有接触式温度传感器和非接触式温度传感器。按类型分类有分立式温度传感器（含敏感元件） 、模拟集成温度传感器和智能温度传感器（即数字温度传感器） 。模拟式温度传感器输出的是随温度变化的模拟量信号。其特点是输出响应速度较快和MPU（微处理器）接口较复杂。数字式温度传感器输出的是随温度变化的数字量，同模拟输出相比，它输出速度响应较慢，但容易与MPU接口。温度传感器与被测介质的接触方式分为两大类：接触式和非接触式。接触式温度传感器需要与被测介质保持热接触，使两者进行充分的热交换而达到同一温度。这一类传感器主要有电阻式、热电偶、PN结
7、温度传感器等。非接触式温度传感器无需与被测介质接触， 而是通过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器，以达到测温的目的。这一类传感器主要有红外测温传感器。这种测温方法的主要特点是可以测量运动状态物质的温度（如慢速行使的火车的轴承温度，旋转着的水泥窑的温度）及热容量小的物体（如集成电路中的温度分布）下面对工程中常用的温度传感器做简单介绍。xx 大学本科毕业论文（设计）4 1传统的分立式温度传感器1.1 热敏电阻温度传感器热敏电阻是利用电阻值随温度变化而构成的温度传感器，这类电阻的材料选用锰、镍、钴等金属氧化物，电阻值随温度变化较大，易于批量生产、价格低廉，但电阻值/温度特性为非线性关系，测温范围限
8、于-100+400。根据其温度特性的不同，热敏电阻大致分为三类，即负温度系数的热敏电阻NTC、正温度系数的热敏电阻 PTC 以及临界温度系数热敏电阻 CTR，其中，NTC 对于温度的线性升高，电阻值以对数形式减小，作为各种温度传感器应用极其广泛。PTC 在工作温度范围内电阻值随温度升高而显著增大。CTR 表示对于特定的温度其电阻值急剧增大。1.2 热电阻式温度传感器利用热电阻温度系数随温度变化的特性而制成的温度传感器，称为热电阻温度传感器。对于大多数金属导体，其电阻值都具有随温度升高而增大的特性。由于纯金属的温度系数比合金的高，因此均采用纯金属作为热电阻组件。常用的金属导体材料有铂、铜、铁和镍
9、。下面介绍铂电阻温度传感器。铂电阻的特点是精度高，稳定性好，重复性好，这是由金属铂的物理及化学性能所决定的，因此它是目前制造热电阻温度传感器最理想的材料，可用做标准电阻温度计，被广泛应用于作为温度的基准。1.3 热电偶式温度传感器热电偶是一种传统的温度传感器，其测温范围一般为-50+1600，最高可达+2800，并且有较高的测量精度。另外，热电偶产品已实现标准化、系列化，使用时易于选择，可方便地用计算机线性补偿，因此，至今在测温领域仍被广泛使用。它的理论基础是建立在热电效应上，将热能转化为电能。2模拟集成温度传感器/控制器集成温度传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器和单片集成
10、传感器。模拟集成温度传感器是在 20 世纪 80 年代问世的。它是将温度传感器集成在一个芯片、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用 IC，它属于最简单的一种集成温度传感器，主要特点是功能单一（仅测量温度） 、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单，是目前国内应用较为普遍的一种集成传感器。根据输xx 大学本科毕业论文（设计）5 出方式的不同，模拟集成温度传感器可划分成以下 5 种类型： 电流输出式集成温度传感器 电压输出式集成温度传感器 周期输出式集成温度传感器 频率输出式集成温度传感器 比率输出式集成温度传感器3智
11、能温度传感器智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在 20 世纪 90 年代中期问世的。智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶，它也是集成温度传感器领域中最具活力和发展前途的一种产品。目前，国际上许多著名的集成电路生产厂家已开发出上百种智能温度传感器产品。智能温度传感器具有以下三个显著特点：第一，能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU） ；第二，能以最简方式构成高性价比、多功能的智能化温度测控系统；第三，它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。智能温度传感器采用了数字化技术，能以数据形式输出被测温度值。其测温误差小
12、、分辨率高、抗干扰能力强，能远程传输数据，用户可设定温度上、下限，具有越限自动报警功能并且带串行总线接口，适配各种微控制器。按照串行总线来划分，有单线总线（1-Wire） 、二线总线（含 SMBus、IC 总线）和四线总线（含 SPI总线）几种类型。典型产品有 DS18B20（单线总线） 、LM75（IC 总线）LM74（SPI 总线） 。二、智能温度传感器发展的新趋势进入 21 世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。1提高测温精度和分辨力在 20 世纪 90 年代中期最早推出的智能温度传感
13、器,采用的是 8 位 A/D 转换器,其测温精度较低,分辨力只能达到 1。目前,国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器,所用的是 912 位 A/D 转换器,分辨力一般可达0.50.0625。由美国 DALLAS 半导体公司新研制的 DS1624 型高分辨力智能温度xx 大学本科毕业论文（设计）6 传感器,能输出 13 位二进制数据,其分辨力高达 0.03125,测温精度为0.2。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率,也有的芯片采用高速逐次逼近式 A/D 转换器。以 AD7817 型 5 通道智能温度传感器为例,它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为 27S、9S。2
14、增加测试功能新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如,DS1629 型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（RTC）,使其功能更加完善。DS1624 还增加了存储功能,利用芯片内部 256 字节的 E2PROM 存储器,可存储用户的短信息。另外,智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择,主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式,有的还增加了低温极限扩展模式,操作非常简便。对某些智能温度传感器而言,主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其 A/D转换速率(典型产品为 MAX6654),分辨力及最大转换时间(典型产品为 DS1624)。智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的。典型产品有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能温度控制器适配各种微控制器,构成智能化温控系统;它们还可以脱离微控制器单独工作,自行构成一个温控仪。3总线技术的标准化与规范化目前,智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化,所采用的总线主要有单线(1-Wire)总线、I2C 总线、SMBus 总线和 SPI 总线。4可靠性及安全性设计传统的 A/D 转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术,其噪声容限低,抑制混
