电子技术课程设计数字温度计

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电子技术基础数字温度计课程设计要点

电子技术基础数字温度计课程设计要点

课程设计(论文)题目名称数字温度计课程名称电子技术课程设计学生姓名屈鹏学号1141201112系、专业电气工程系电气工程及其自动化指导教师李海娜2013年12月17日邵阳学院课程设计(论文)任务书年级专业11级电气工程及其自动化学生姓名屈鹏学号1141201112题目名称数字温度计设计设计时间2013.12.9—2013.12.20课程名称电子技术课程设计课程编号121202306 设计地点电工电子实验室408、409一、课程设计(论文)目的电子技术课程设计是电气工程及自动化专业的一个重要的实践性教学环节,是对已学模拟电子技术、数字电子技术知识的综合性训练,这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成,着重培养学生工程实践的动手能力、创新能力和进行综合设计的能力,并要求能设计出完整的电路或产品,从而为以后从事电子电路设计、研制电子产品奠定坚实的基础。

二、已知技术参数和条件用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计,具体要求如下:1、温度范围0-100度。

2、测量精度0.2度。

3、三位LED数码管显示温度。

三、任务和要求1.按学校规定的格式编写设计论文。

2.论文主要内容有:①课题名称。

②设计任务和要求。

③方案选择与论证。

④方案的原理框图,系统电路图,以及运行说明;单元电路设计与计算说明;元器件选择和电路参数计算的说明等。

⑤必须用proteus或其它仿真软件对设计电路仿真调试。

对调试中出现的问题进行分析,并说明解决的措施;测试、记录、整理与结果分析。

⑥收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。

注:1.此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效;2.此表1式3份,学生、指导教师、教研室各1份。

四、参考资料和现有基础条件(包括实验室、主要仪器设备等)胡宴如主编.《模拟电子技术基础》.高等教育出版社.2011年张克农主编.《数字电子技术》. 高教出版社出版.第一版.2010年彭介华主编.《电子技术课程设计指导》.高教出版社出版.第一版.2002年《电子电工实验指导书》电子电工实验室可以提供的主要仪器设备:示波器型号规格VP-5220、电子学习机型号规格WL-V、万用表MF10;以及分立元件、或中规模集成芯片。

数字温度计DS18B20课程设计报告

数字温度计DS18B20课程设计报告

数字温度计DS18B20课程设计报告1. 课程设计背景数字温度计是一款可以测量温度并输出数字信号的电子设备。

它具有高精度、可编程、低功耗等优点,因此在很多领域都有广泛应用,比如环境温度监测、工业控制、食品加工等。

DS18B20是一款数字温度传感器,它以数字方式输出采集到的温度值,精度高达±0.5℃,提供了多种通信协议,应用灵活。

在本次课程设计中,我们将学习如何使用DS18B20来制作一款数字温度计。

2. 课程设计目标在本次课程设计中,我们的目标是:1.学习数字温度计的工作原理和基本构成;2.掌握DS18B20的使用方法和通信原理;3.制作一款数字温度计,并进行温度测量和数据传输。

3. 课程设计内容3.1 数字温度计的工作原理数字温度计的工作原理是利用温度传感器采集温度信息,然后通过模数转换器(ADC)将模拟信号转换成数字信号,并且通过数字信号处理单元进行处理,并显示在屏幕上。

温度传感器一般分为两种类型,即模拟温度传感器和数字温度传感器。

3.2 DS18B20的使用方法和通信原理DS18B20可以通过多种通信协议与主控板进行通信,如1-wire协议、I2C协议等。

1-wire协议是一种仅使用单个总线的串行协议,利用单总线实现数据传输。

3.3 制作数字温度计我们可以通过编程语言来控制DS18B20进行温度采集,并用LCD屏幕显示温度值。

首先要准备所需的材料和工具,包括Arduino开发板、DS18B20传感器、LCD显示屏、杜邦线、面包板等。

具体步骤如下:•连接DS18B20传感器•连接LCD显示屏•编写程序4. 课程设计成果经过学习和实际操作,我们可以掌握数字温度计的工作原理和基本构成,以及DS18B20的使用方法和通信原理。

同时,我们可以独立制作一款数字温度计,在温度测量和数据传输方面有了实际经验。

这些知识和技能对于我们学习和研究电子技术都非常有帮助。

5.通过本次课程设计,我们学习了数字温度计的工作原理和基本构成,以及DS18B20的使用方法和通信原理。

数字温度计的课程设计

数字温度计的课程设计

数字电子技术课程设计题目:数字温度计的设计院系:专业:班级:姓名:学号:指导教师:****************年**月数字温度计的设计摘要本次课程设计题目是数字温度计的电路设计,围绕数字电子技术基础中模数转换电路、相应芯片的管脚功能,以及模电中的电压比较器进行了简要的分析,为设计建立了基本的理论基础。

数字温度计主要由温度采集模块、信号转换模块以及显示模块构成,能实现对温度的准确测量的功能。

传统的指针式的温度计虽然能指示温度,但是精度低,使用不够方便,显示不够直观,而数字温度计的优点是可以让人们直观的了解自己想知道的温度到底是多少度,并且测量结果也更加准确。

然后,从实验设计电路出发,对仿真的过程及结果进行了简述与分析,与实验要求进行比对,给出了结果分析。

本次设计的数字温度计可以广泛的运用到实验室,体温测量等方面,有很好的发展前景。

关键词:模数转换,proteus仿真,电压比较器,温度传感器目录第1章绪论 (1)1.1 温度计现状 (1)1.2 设计意义 (1)1.3 设计内容 (1)第2章系统方案设计 (2)2.1 温度传感器的选择 (2)2.2 信号转换模块的选择 (3)2.3 显示模块的设计与方案选择 (4)第3章硬件电路设计 (7)3.1 温度采集模块的硬件设计及原理 (7)3.2 信号转换模块硬件电路设计及原理 (8)3.3 显示模块设计电路图 (9)3.4 总体设计图 (10)第4章系统调试 (11)结论 (13)参考文献 (14)第1章绪论1.1 温度计现状温度是我们日常生产和生活中实时在接触到的物理量,但是它是看不到的,仅凭感觉只能感觉到大概的温度值,传统的指针式的温度计虽然能指示温度,但是精度低,使用不够方便,显示不够直观,数字温度计的出现可以让人们直观的了解自己想知道的温度到底是多少度。

数字温度计采用进口高精度、低温漂、超低功耗集成电路和宽温型液晶显示器,内置高能量电池连续工作≥5年无需敷设供电电缆,是一种精度高、稳定性好、适用性极强的新型现场温度显示仪。

毕业设计179数字电子技术课程设计之温度计

毕业设计179数字电子技术课程设计之温度计

数字温度计《数字电子技术课程设计》指导老师:学院:电气工程与自动化学院专业:电子信息工程班级:姓名:学号:2007年5月数字式温度计用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求,本文提出了一种新型的数字式温度测量电路的设计方案。

一、设计目的(1)了解大规模专用集成电路的组成;(2)了解半导体温度传感器的工作原理;(3)掌握非电量测量基本原理;(4)了解A/D转换的概念;(5)学会基本放大电路的使用以及调试;(6)掌握利用大规模集成电路设计数字式温度计电路和调试的方法。

二、设计内容及要求(1)利用大规模集成电路ICL7107型三位半A/D转换器和集成温度传感器AD590设计一数字式温度计电路;(2)要求温度测量范围为-55℃~150℃;显示采用三位半LED显示,自动显示正负号;取样速率约为6次/秒;准确度±1%±1字;(3)工作温度范围0~40℃,电源为士5V,要既可以采用交流,也可采用直流供电;(4)画出电路图,写出完整的报告(包括电路结构的确定、元件参数的确定);(5)用面包板格出电路,并调试之。

三、数字式温度计的组成和工作原理这种数字式温度表由温度传感器、t/V转换电路、基准电源、三位半数字电压表、电源五个部分组成。

图1 数字温度计设计框图1.集成温度传感器图2(a)所示AD590是美国生产的集成温度传感器,具有很高准确度。

采用Y0-52封装的AD590,外形同小功率晶体管相似。

第1脚为正极.第2脚为负极.第3脚接管壳,使用时将第3脚接地,可起到屏蔽作用。

AD590的测温范围是—55℃~150℃,电源电压范围是4—30V。

当工作电压选5V、温度保持125℃;长期温度漂移仅±1℃/月。

AD590的图形符号见图1(b).它等效于1个高吸抗的恒流源。

在工作电压为1—30V 、测温范围是—55~150℃的范围之内,对应于热力学温度T 每变化1K ,就输出1μA 的电流。

数字温度计的设计-数字电子技术课程设计报告

数字温度计的设计-数字电子技术课程设计报告

数字电子技术课程设计报告数字温度计的设计专业:电子信息科学与技术班级:2015级2 班姓名:巩光众学号: 201501100206_______指导老师:张瑞电子通信与物理学院日期:2016年12 月23 日目录设计目的 (3)设计要求 (4)总体方案 (4)电路设计及原理 (5)各单元电路剖析 (5)仿真调试 (7)设计中遇到的困难 (9)结论 (9)附录 (10)实践目的数字电子技术基础课程设计是继“数字电子技术基础”理论课之后开出的实践环节,是锻炼学生动手能力,巩固所学理论知识的重要教学环节。

数字电子技术基础课程设计的目的是通过指导学生循序渐进独立完成数字电路的设计任务,加深学生对理论知识的理解,提高学生的动手能力,独立分析问题、解决问题的能力。

训练学生综合运用学过的数字电子技术基础的基本知识,独立设计比较复杂的数字电路系统的能力。

数字电子技术课程设计是通过数字电子技术课程的各教学环节(课堂教学和实验)学习之后进行的,应选取综合性和实用性较强的课题,内容的复杂程度和工作量应适中,应使学生达到如下要求:1、让学生初步掌握典型数字电路的试验、设计方法。

根据设计任务、技术指标、对课题进行分析;通过查阅资料、理论计算,得到设计方案;选择元器件,搭接线路,实现方案;画出电路原理图,进行仿真,分析实验结果,写出设计总结报告。

2、通过对典型数字电路的设计和仿真,掌握利用EDA软件设计电路的方法。

3、培养学生一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力。

学会自己分析解决问题的方法,对设计中遇到的问题,通过独立思考,查阅工具书,参考文献,寻找答案;掌握电路调试的一般规律,对实验中出现一般故障,能通过“观察、判断、实验、再判断”的基本方法去解决;能对实验结果进行独立分析和评价。

4、学会使用电子仪器仪表进行逻辑电路的检测、故障分析和排除。

通过独立思考问题、查阅工具书、参考文献、寻找解决问题的途径;掌握常用基本电路调试、测试的一般规律、测试仪器仪表的使用。

数字温度计课程设计

数字温度计课程设计

课程设计(论文)题目名称数字温度计课程名称电子技术课程设计学生姓名学号系、专业指导教师2011年12 月16 日温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。

使用温度测量仪,首先经过AD590集成温度传感器的作用,使外界温度转换为电流用表示。

因为上述为绝对温度K和电流之间的转换关系,而在设计中我们需要采用℃,所以我们必须使其转换成摄氏温度℃和电流之间的关系,这就要用到K—℃变换器。

通过K—℃变换器的作用,我们便得到想要的℃和电流之间的直接转换关系。

得到的电流再经过放大器的放大,即可直接用电压表读出被测对象的温度值。

然后放大后的电压接一比较器,比较器的输出端接报警设备。

报警设备可由一个发光二极管组成。

在设置了预警温度后,由比较器输出端的电压决定二极管是否发光,从而起到警报作用。

经TC7017AD转换后,再通过数码管显示。

关键词:AD590放大器TC7107 数码管摘要……………………………………………………………………….1 系统总体设计 (1)1.1 总体方案设计 (1)1.2 系统原理框图及电路图 (1)2 系统详细设计 (2)2.1 温度传感器 (2)2.2 转换与放大电路 (3)2.2.1 K-C转换电路 (3)2.2.2 放大器 (4)2.2.3 比较器 (4)2.2.4 报警设备 (5)2.2.5 电路原理图 (5)2.3 A/D转换电路 (6)2.4 数码管显示 (10)3 仿真与调试 (11)3.1 电路的仿真 (11)3.2 仿真结论 (13)4 总结 (13)附录元件清单 (14)参考文献................................... 错误!未定义书签。

1.1 总体方案设计图1所示为数字温度计的原理框图。

其工作原理是将被测的温度信号通过传感器转换成温度变化的电压信号,此电压信号经过放大电路后,通过模-数转换器把模拟量转变成数字量,最后将数字量送显示电路,用4位LED 数码管显示。

电子技术课程设计报告 简易数字温度计的设计

电子技术课程设计报告 简易数字温度计的设计

河南机电高等专科学校电子技术课程设计报告设计课题:简易数字温度计的设计题目:简易数字温度计的设计一、设计任务与要求设计任务:设计出一个简易的数字温度计,用来测量0-100度之间的温度,使其度数显示在数字显示器上。

设计要求:1、制作出一个数字温度计。

2、画出整体电路图,写出课程设计报告。

3、同组同学的的设计不能雷同。

4、电路图中的图形必须本人亲自绘制。

5、每个同学必须有实物,并基本能工作。

二、方案设计与论证(1)方案一:本方案采用AD590单片集成两段式敢问电流源温度传感器对温度进行采集,采集的电压经过放大电路将信号放大,然后经过3.5位A/D转换器转换成数字信号,在进行模拟/数字信号转换的同时, 还可直接驱动LED显示器,将温度显示出来。

系统方框图如下:系统方案框图(2)方案二:使用数字传感器采集温度信号,然后将被测温度变化的电压或电流采集过来放大适当的倍数,进行A/D转换后,将转换后的数字进行编码,然后再经过译码器通过七段数字显示器将被测温度显示出来。

系统方案框图(3)方案三:使用温度频率转变电路,根据温度与频率的线性关系先将温度转变为频率,将转换的频率输入频率计中,频率计电路中通过放大整形电路、主门电路、计数器、锁存器、七段译码输出,在七段显示器中将频率显示出来,显示的频率即为对应的温度值。

方案的分析和比较方案一中的模数转换器ICL7107集A/D 转换和译码器于一体,可以直接驱动数码管,不仅省去了译码器的接线,使电路精简了不少,而且成本也不是很高。

ICL7107只需要很少的外部元件就可以精确测量0到200mv 电压,AD590可以将温度线性转换成电压输出。

而方案二经过A/D 转换后,需要先经过编码器再经过译码器才能将数字显示出来。

方案三只经过温度频率转换就可把温度用相应的频率显示出来,成本较低,可操作性较强。

比较上述三个方案,方案三明显优越于前两个方案,它用热敏电阻采集温度信号,用NE555将温度转化为频率输入频率计中,用CD40110驱动数码管直接实现数字信号的显示,实现数字温度计的设计;省去了另加编码器和译码器的设计,所以线路更简单、直观; 即采用方案三.三、单元电路设计与参数计算通过热敏电阻对温度进行采集,通过温度与频率近乎线性关系,以此来确定输出频率与其对应的温度,不同的温度对应不同的频率值,故我们可以通过频率值的改变来判断温度值,再由数码管表示出来。

模拟电子技术课程设计-数字温度计

模拟电子技术课程设计-数字温度计

模拟电子技术课程设计-数字温度计茂名学院课程名称: 模拟电子技术题目: 数字温度计学生姓名:专业: 电子信息工程班级:学号:指导教师:日期: 2008 年 06 月 23 日茂名学院课程设计任务书一、设计题目数字温度计二、主要内容及要求温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。

本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计,即用数字显示被测温度。

具体要求如下:1)测量范围0,200度。

2)测量精度0.1度。

3)4位LED数码管显示。

4)温度超过40度报警。

三、进度安排1(2008年6月13日,老师给出选题内容,课程设计的相关要求,指导时间及任务完成期限等。

2(2008年6月14日,2008年6月17日,通过网上搜索和图书馆查找参考文献,构造整个设计思路。

3(2008年6月18日2008年6月24日,选择适当的芯片组合电路,构造电路图,并在EWB上仿真。

并进行课程设计的答辩。

4(2008年6月25日,2008年6月26日根据电路图及其的原理整理写出设计方案。

5(2008年6月27日设计方案的排版,修正,改进,按要求打印方案。

四、总评成绩指导教师学生签名数字温度计一、设计任务与要求1、设计要求温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。

本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计,即用数字显示被测温度。

具体要求如下:1)测量范围0,200度。

2)测量精度0.1度。

3)4位LED数码管显示。

2、原理框图放大系统 A/D转换显示传感器图1 数字温度计原理框图3、主要参考元器件硅热敏晶体管,LM324,CC7107,电阻及电容若干。

4、扩展温度超过40度报警。

二、方案设计与论证由设计和任务要求可知道,本设计实验主要分为四个部分,即传感器、放大系统、模数转换器以及显示部分。

经过分析,传感器可以选择对温度比较敏感的器件,做好是在某参数与温度成线性关系,比如硅热敏晶体管、热敏电阻等;放大系统可以由集成运放组成:A/D转换器需要选择有LED驱动显示功能的,而可供选择的参考元件有CC7107,CC7117,MC14433等;显示部分用4位LED数码管显示。

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课程名称:电子技术课程设计设计题目:院系:专业:年级:姓名:指导教师:XXXX大学XX校区XX 年X月X日课程设计任务书专业: 姓名: 学号:开题日期: XX年X月X日完成日期:XX年X月X日题目: 数字温度计一、设计的目的1、设计一个简易的数字温度计满足一定的测量范围并通过LED显示出来;2、了解常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用的原则;3、进一步熟悉电子仪器的使用方法;4、学会撰写课程设计总结报告;5、培养独立分析问题和解决实际问题的能力;6、培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

二、设计的内容及要求1、测温范围为—30℃~+120℃,精度为±0.5℃;2、LED数码管直读显示,当温度为“负”则最高位显示“—”号,最低位显示单位“C”;3、当温度不在测量范围内(<—30℃或>+120℃)时,蜂鸣器报警且发光二极管闪烁。

三、指导教师评语四、成绩:指导教师(签章)年月日摘要:本设计以AT89C51单片机为核心,DS18B20数字式温度传感器为温度传感器,7段LED数码管构成显示电路;单片机控制DS18B20进行温度采集,在接收DS18B20传回数据后进行处理,通过74LS245驱动数码管显示实时温度的动态显示。

由于采用的是可编程器件作为控制核心,与传统的温度计相比该温度计具有示数直观,精度可调,功能易扩展等优点。

关键词:数字温度计、AT89C51 、DS18B20 、74LS245 、LED设计背景随着人们生活水平的不断提高,数字化无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,科学技术向着数字化、智能化控制方向发展,其中数字温度计就是一个典型的例子。

数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用。

温度计是常用的热工仪表,常用于工业现场作业过程的温度测量,在工业生产过程中,不仅需要了解当前温度读数,而且还希望能了解过程中的温度变化情况。

随着工业现代化的发展,对温度测量仪表的要求越来越高,而数字温度计具有结构简单,抗干扰能力强,功耗小,可靠性高,速度快等特点,更加适合于工业过程中以及科学试验中对温度进行在线测量的要求。

数字温度计的高速发展,使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表;温度计在实际生产和人们的生活中都有广泛应用,为此我选择了设计一个数字温度计。

一、设计任务与要求1、测温范围为—30℃~+120℃,精度为±0.5℃;2、LED数码管直读显示,当温度为“负”则最高位显示“—”号,最低位显示单位“C”;3、当温度不在测量范围内(<—30℃或>+120℃)时,蜂鸣器报警且发光二极管闪烁。

二、方案设计与论证1、方案一由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件,将随被测温度变化的电压或电流采样,进行A/D转换后就可以用单片机进行数据处理,实现温度显示。

这种设计需要用到A/D转换电路,增大了电路的复杂性,而且要做到高精度也比较困难。

2、方案二考虑到单片机属于数字系统,容易想到数字温度传感器,可选用DS18B20数字温度传感器,此传感器为单总线数字温度传感器,体积小、构成的系统结构简单,它可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理,即可实现温度显示。

另外DS18B20具有3引脚的小体积封装,测温范围为-55~+125℃,测温分辨率可达0.0625℃,其测量范围与精度都能符合设计要求。

以上两种方案相比较,第二种方案的电路、软件设计更简单,此方案设计的系统在功耗、测量精度、范围等方面都能很好地达到要求,故本设计采用方案二。

方案总体设计方框图三、单元电路设计与参数计算1、电源电路本设计采用的7805稳压电源,线路简单,价格低廉、性能稳、使用方便。

7805是三端稳压器件,顾名思义05就是输出电压为5v,还可以微调,7805输出波纹很小。

它的样子象是普通的三极管,7805三端固定集成稳压器有三个端子:输入端UI、输出U0和公共端COM。

输入端接整流滤波电路,输出端接负载;公共端接输入、输出的公共连接点。

其内部由采样、基准、放大、调整和保护等电路组成;7805集成稳压器可将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。

由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显著优点,在各种电源电路中得到了普遍的应用。

7805三端集成稳压器可直接用于各种电子设备作电压稳定器,无须外接任何元件,即可达到标准的稳压值,也可在公共端(GND)接分压元件改变输出电压值;由于内部带有过流、过热保护等电路,所以使用非常方便、可靠,电子制作中经常采用。

2、主控电路主控制器采用单片机AT89C51是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C51单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

AT89C51有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2 个读写口线,AT89C51可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点,四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要。

3、时钟、复位电路本电路选石英晶振作为时钟组件,接至AT89S51的XTAL1,XTAL2引脚组成时钟电路,如设计图所示。

石英晶片所以能做振荡电路(谐振)是基于它的压电效应,从物理学中知道,若在晶片的两个极板间加一电场,会使晶体产生机械变形;反之,若在极板间施加机械力,又会在相应的方向上产生电场,这种现象称为压电效应。

如在极板间所加的是交变电压,就会产生机械变形振动,同时机械变形振动又会产生交变电场。

一般来说,这种机械振动的振幅是比较小的,其振动频率则是很稳定的。

石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振,振荡器直接应用于电路中,采用内部时钟方式,选石英晶振作为时钟组件,接至AT89S51的XTAL1,XTAL2引脚组成时钟电路,如设计图所示,其中石英晶振选12MHz,C1、C2为负载电容,选C1=C2=22pF的瓷介电容。

4、温度传感器电路DS18B20管脚图DS18B20的性能特点如下:•独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯;•无需外部器件;•可通过数据线供电;•零待机功耗;•测温范围-55~+125℃,以0.5℃递增;•温度数字量转换时间200ms(典型值);•报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件;DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。

高速暂存RAM的结构为8字节的存储器,结构如图3所示。

头2个字节包含测得的温度信息,第3和第4字节TH和TL的拷贝,是易失的,每次上电复位时被刷新。

第5个字节,为配置寄存器,它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。

DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。

该字节各位的定义如图3所示。

低5位一直为1,TM是工作模式位,用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式,DS18B20出厂时该位被设置为0,用户要去改动,R1和R0决定温度转换的精度位数,来设置分辨率。

.TM R11R01111..图3 DS18B20字节定义由表1可见,DS18B20温度转换的时间比较长,而且分辨率越高,所需要的温度数据转换时间越长。

因此,在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。

高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用,表现为全逻辑1。

第9字节读出前面所有8字节的CRC码,可用来检验数据,从而保证通信数据的正确性。

当DS18B20接收到温度转换命令后,开始启动转换。

转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。

单片机可以通过单线接口读出该数据,读数据时低位在先,高位在后,数据格式以0.0625℃/LSB形式表示。

当符号位S=0时,表示测得的温度值为正值,可以直接将二进制位转换为十进制;当符号位S=1时,表示测得的温度值为负值,要先将补码变成原码,再计算十进制数值。

表2是一部分温度值对应的二进制温度数据。

表1 DS18B20温度转换时间表R0R10 00 1 0 11 19101112分辨率/位温度最大转向时间/ms93.75187.5375750....DS18B20完成温度转换后,就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比较。

若T>TH或T<TL,则将该器件内的报警标志位置位,并对主机发出的报警搜索命令作出响应。

因此,可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。

在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码(CRC)。

主机ROM 的前56位来计算CRC值,并和存入DS18B20的CRC值作比较,以判断主机收到的ROM数据是否正确。

DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1;高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。

器件中还有一个计数门,当计数门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。

计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定,每次测量前,首先将-55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中,计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。

减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当减法计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器计数到0时,停止温度寄存器的累加,此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。

其输出用于修正减法计数器的预置值,只要计数器门仍未关闭就重复上述过程,直到温度寄存器值大致被测温度值。

表2一部分温度对应值表温度/℃二进制表示十六进制表示+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+25.0625 0000 0001 1001 0000 0191H+10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H+0.5 0000 0000 0000 0010 0008H0 0000 0000 0000 1000 0000H-0.5 1111 1111 1111 0000 FFF8H-10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH-25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6FH-55 1111 1100 1001 0000 FC90H 另外,由于DS18B20单线通信功能是分时完成的,它有严格的时隙概念,因此读写时序很重要。

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