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1、题目：基于dsl820的振动箱体温度检测仪的设计学生姓名系 别专业班级目录1前言22 DS18B2相关介绍32. 1DS18B20内部结构32. 2DS18B20的测温原理62. 3DS18B20的的性能特点72. 4DS18B20与单片机的典型接口设计73 LCD显示电路84. 1DS18B20测温设计方案一124. 2DS18B20测温设计方案二125. 数码管显示和液晶显示的利弊13致谢14参考文献15附录1系统电路原理图16附录2源程序16.-i-i*1刖百DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式， 磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LT
2、M8877, LTM8874等等。主要根据应用 场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉 测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐 碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。Digital temperature sensor DS18B20 convenient wiring, package can be used in many occasions, such as pipeline type, screw type, magnetic adsorption, stai
3、nless steel package type, diverse models, LTM8877, LTM8874 etc. Mainly according to the different applications without changing its appearance. After packaging the DS18B20 can be used for cable temperature measurement, temperature measurement of blast furnace circulating water, boiler temperature, r
4、oom temperature, agricultural greenhouse temperature, clean room temperature, ammunition and other kinds of extreme temperature measurement occasions. Wear resistant touch, small volume, convenient use, package diversity, applicable to various small space equipment digital temperature measurement an
5、d control field.2 DS18B2相关介绍2.1 DS18B20的内部结构:DS18B20内部结构主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发 器TH和TL、配置寄存器。DS18B20采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图3. 3所示。DS18B20的外形级封装如图3.4,引脚说明： NC空引脚，不连接外部信号。 VDD电源引脚，电压范围3. 0-5. 5Vo GND接地引脚。 DQ数据引脚，传递数据的输入和输出。该引脚常态下为开漏输出，输出高电平。64位ROM电源检测和接口存储器和就噩OSI HBZOZM-VrDS18B20有4个主要的
6、数据部件:(1) 64位EOMo 64位ROM是厂家用激光刻录一个64位二进制ROM代码，是该芯片的标志号。如下表所示。表3. 3MSB8bit 检验 CRC48bit序列号8bit X厂代码(10H)LSB MSBLSB MSBLSB8位分类编号表示产品分类编号，DS18B20的分类号为10H； 48号序列是一个大于281000000000000的十进制编码，作为该芯片的唯一标志代码；8位循环冗余检验为前56 位的CRC循环冗余效验码。由于每个芯片的64位ROM代码不同，因此在单总线上能够并挂 多个DS18B20进行多点温度测量实时监测。(2) DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量
7、，以12位转化为例：用16位符 号扩展的二进制补码读数形式提供，以0. 0625C/LSB形式表达，其中S为符号位。bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bitl bitOLSByte23222122-22-324bitl5 bitl4 bitl3 bitl2 bitll bitlO bit9 bit8SSSSS262524MS Byte这是12位转化后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中，二进制 中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于0. 0625 即可得到实际温度；如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要
8、取反加1再乘于0. 0625 即可得到实际温度。例如+125C的数字输出为07D0H, +25. 0625C的数字输出为0191H, -25. 0625C的数字 输出为FF6FH, -55C的数字输出为FC90H。DS18B20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除 的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。TMR1R011111五位一直都是“1”，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0,用户不要去改动。R1和R0用来设置温度分辨率，DS18B
9、20温度传感器的温度分辨率越高，温度最大转换 时间也随之增大。R1R0分辨率温度最大转换时间009位93. 75ms0110位187. 5ms1011位375ms1112位750ms表3. 6说明了 R1和RO所对应的温度分辨率的选择和所需要的温度最大转换时间。高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表3. 7所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通 过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后。对应的温度计算：当符号位S=0时， 直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。第九个字 节是冗余
10、检验字节。寄存器内容字节地址温度值低位（LS Byte）0温度值高位（MS Byte）1高位限值（TH）2低位限值（TL）3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC校验值8根据DS18B20的通讯协议，主机（单片机）控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步 骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位操作，复位成功后发送一条ROM指令，最后发 送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒, 然后释放，当DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出60240微秒的低脉冲， 主CPU收到此信号表示复位成功。DS18B20通过ROM和RAM指
11、令控制各个流程的进行，表3. 8列出了各个ROM的指令、预 定代码及其功能。指令约定代码功能读ROM33H读DS1820温度传感器ROM中的编码（即64位地址）符合ROM55H发出此命令之后，接着发出64位ROM编码，访问单 总线上与该编码相对应的DS1820使之做出响应，为 下一步对该DS1820的读写做准备。搜索ROMOFOH用于确定挂接在同一总线上DS1820的个数和识别 64位ROM地址。为操作各器件作好准备。跳过ROMOCCH忽略64位ROM地址，直接向DS1820发温度变换命 令。适用于单片工作。告警搜索命令OECH执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出 响应。表3. 8
12、ROM指令表表3. 9列出了 DS18B20的各条RAM指令、约定代码及其功能。其中包括温度转换、读暂存器、写暂存器、读供电方式和重调EEPROMo指令约定代码功能温度变换44H启动DS1820进行温度转换，12位转换时最长为750ms （9位为93.75ms）。结果存入内部9字节RAM中。读暂存器OBEH读RAM中9字节的内容写暂存器4EH发出向内部RAM的3、4字节写上、下限温度数据命令， 紧跟该命令之后，是传送两字节的数据。复制暂存器48H将RAM中第3、4字节的内容复制到EEPROM中。重调EEPROM0B8H将EEPROM中内容恢复到RAM中的第3、4字节。读供电方式0B4H读DS1
13、820的供电模式。寄生供电时DS1820发送“ 0 ”， 外接电源供电DS1820发送“ 1 ”。表3. 9 RANM指令表2.2 DS18B2。的测温原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不 同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。DS18B20测温原理如图3. 5所示。 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器 1。碗度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。 计数器1和温度寄存器被预置在一55C所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产 生的脉冲信号
14、进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加L计数 器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数， 如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。图3. 5中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正 计数器1的预置值。图3. 5 DS18B20测温原理图2.3DS18B20的性能特点：(1) 适应电压范围更宽，电压范围：3. 0-5. 5V,在寄生电源方式下可由数据线供；(2) 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微 处理器与DS18B20
15、的双向通讯；(3) DS18B20具有多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网 多点测温；(4) DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如 只三极管的集成电路内；(5) 温范围一55C+ 125C,在-10+85C时精度为0. 5C；(6) 可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0. 5C, 0. 25C, 0. 125C 和0.0625,可实现高精度测温；(7) 在9位分辨率时最多在93. 75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms 内把温度值转换为数字，速度更快；(8) 测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU,同时可传送 CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力
