温度传感器电路

DS18B20温度传感器电路设计

默认分类2010-06-29 12:08:49 阅读393 评论0 字号：大中

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《单片机原理及应用》---项目设计

DS18B20温度传感器电路设计

一. 项目设计方案概述

温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要意义。在单片机的应用中，一个很重要的应用就是对温度进行检测。测量温度的关键是温度传感器，采用智能温度传感器以实现温度数字化，既能以数字形式直接输出被测温度值，具有测量误差小，分辨力高，抗干扰能力强，能够远程传输数据，带串行总线接口等优点。温度的数字输出显示LCD1602液晶显示器上。单片机、温度传感器DS18B20与LCD液晶显示器等电子元器件的互联，可以研制和开发出具有高性价比的新一代测温系统——基于单片机AT89S52的数字温度计。

基于单片机的数字温度计设计，即对温度进行实时测量，使用单线数字温度传感器DS18B20把温度信号直接转换成数字信

号输入单片机。经单片机处理后，将实时温度显示LCD液晶显

示器上。

二. 项目设计具体模块分析

1、总控模块

AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

2、电源模块

电源采用了7805芯片。他的封装形式为TO-220.他有一系列固定的限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它基本上不会损坏。如果能够提供足够的散热片，它们就能提供大于1.5A 的输出电流。虽然是按照固定电压值来设计的，但是当接入适当的外部器件后，就能获得各种不同的电压和电流。

它的特点有：最大输出电流为1.5A；输出电压为5V；拥有热过载保护、短路保护以及输出晶体管安全工作区保护。

3、传感器模块

本项目的传感器模块采用了DS18B20芯片。传统的温度检测可以使用热敏电阻作为温度敏感元件，热敏电阻主要优点是成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，准确度和精度都较低。美国Dallas 公司最新推出的DS18B20 数字式温度传感器，与传统的热敏电阻温度传感器不同，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12 位的数字值读数方式，可以分别在93.75ms 和750ms 内将温度值转化9 位和12 位的数字量。因而使用DS18B20 可使系统结构更简单，可靠性更高。芯片的耗电量很小，从总线上“偷”一点电存储在片内的电容中就可正常工作，一般不用另加电源。最可贵的是这些芯片在检测点已把被测信号数字化了，因此在单

总线上传送的是数字信号，这使得系统的抗干扰性好、可靠性

高、传输距离远。

系统有如下特点：

（1）单线接口，只有一根信号线与CPU 连接单总线器件，具有线路简单，体积小的特点；

（2）不需要备份电源，可通过信号线供电，电源电压范围

从3.3～5V；

（3）传送串行数据，不需要外部元件；

（4）温度测量范围从-55℃～+125℃，-10～+85℃时测量精

度为±0.5℃；

（5）通过编程可实现9～12 位的数字值读数方式（出厂时

被设置为12 位）；

（6）零功耗等待；

（7）现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，如环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。

4、显示模块

显示模块采用了型号为1602的LCD。它体积小、功耗低、超薄轻巧等优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到广泛的应用。它分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780.本设计中应用的是带背光的1602，带背光的比不带背光的厚，但两者在应用中并无差别。

1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符；芯片工作

电压:4.5—5.5V；

工作电流:2.0mA(5.0V)；模块最佳工作电压:5.0V；字符尺

寸:2.95×4.35(W×H)mm。

5、项目展望

本设计也有许多可以改进的地方，首先可以安装报警器，当温度超过温度测量范围时就可报警。其次也可以安装一个可以在可变范围内调节温度上下限的按钮。本电路也存在缺点，由于将传感器焊接在板子上，板子不能绝缘密封的，所以不适合测量液体的温度。限制了此温度计的使用。

四、项目设计的理解

单片机的接口信号是数字信号。要想用单片机获取温度这类非电信号的信息,必须使用温度传感器,将温度信息转换为电流或电压输出。如果转换后的电流或电压输出是模拟信号,还必须进行A/ D转换,以满足单片机接口的需要。传统的温度检测大多以热敏电阻作为温度传感器。但是,热敏电阻的可靠性较差、测量温度准确率低,而且还必须经专门的接口电路转换成数字信号后

才能由单片机进行处理。

附件一：

1、原理图

附件二：1、仿真图

附件三：

1、程序代码

#include

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int

sbit DQ=P3^4;//ds18b20与单片机连接口

sbit RS= P3^0;

sbit RW = P3^1;

sbit EN = P3^2;

unsigned char code str1[]={"temperature:"};

unsigned char code str2[]={" "};

unsigned char code str3[]={"Hello!Da Lian."};

uchar data disdata[6];

uint tvalue;//温度值

uchar tflag;//温度正负标志

/*************************lcd1602程序

**************************/

void delay1ms(unsigned int ms)//延时1毫秒（不够精确

的）

{

unsigned int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<100;j++);

}

void wr_com(unsigned char com)//写指令//

{

delay1ms(1);

RS=0;

RW=0;

EN=0;

P1=com;

delay1ms(1);

EN=1;

delay1ms(1);

EN=0;

}

void wr_dat(unsigned char dat)//写数据//

{

delay1ms(1);;

RS=1;

RW=0;

EN=0;

P1=dat;

delay1ms(1);

EN=1;

delay1ms(1);

EN=0;

}

void lcd_init()//初始化设置//

{

delay1ms(15);

wr_com(0x38);delay1ms(100); wr_com(0x08);delay1ms(100); wr_com(0x01);delay1ms(100); wr_com(0x06);delay1ms(100); wr_com(0x0c);delay1ms(100);

}

void display(unsigned char *p)//显示//

{

while(*p!='\0')

{

wr_dat(*p);

p++;

delay1ms(1);

}

}

void init_play()//初始化显示

{

lcd_init();

wr_com(0x80);

display(str1);

wr_com(0xc0);

display(str2);

}

void init_play1()//初始化显示

{

lcd_init();

wr_com(0x80);

display(str3);

wr_com(0xc0);

delay1ms(2000);

display(str2);

}

/*************************ds18b20程序

**************************/

void delay_18B20(unsigned int i)//延时1微秒

{

while(i--);

}

void ds1820rst()/*ds1820复位*/

{

unsigned char x=0;

DQ = 1; //DQ复位

delay_18B20(4); //延时

DQ = 0; //DQ拉低

delay_18B20(100); //精确延时大于480us

DQ = 1; //拉高

delay_18B20(40);

}

uchar ds1820rd()/*读数据*/

{

unsigned char i=0;

unsigned char dat = 0;

for (i=8;i>0;i--)

{

DQ = 0; //给脉冲信号

dat>>=1;

DQ = 1; //给脉冲信号

if(DQ)

dat|=0x80;

delay_18B20(10);

}

return(dat);

}

void ds1820wr(uchar wdata)/*写数据*/

{

unsigned char i=0;

for (i=8; i>0; i--)

{

DQ = 0;

DQ = wdata&0x01;

delay_18B20(10);

DQ = 1;

wdata>>=1;

}

}

read_temp()/*读取温度值并转换*/

{

uchar a,b;

ds1820rst();

ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/ ds1820wr(0x44);//*启动温度转换*/

ds1820rst();

ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/ ds1820wr(0xbe);//*读取温度*/

a=ds1820rd();

b=ds1820rd();

tvalue=b;

tvalue<<=8;

tvalue=tvalue|a;

if(tvalue<0x0fff)

tflag=0;

else

{

tvalue=~tvalue+1;

tflag=1;

}

tvalue=tvalue*(0.625);//温度值扩大10倍，精确到1位小数

return(tvalue);

}

/******************************************************************

*/

void ds1820disp()//温度值显示

{

uchar flagdat;

disdata[0]=tvalue/1000+0x30;//百位数

disdata[1]=tvalue%1000/100+0x30;//十位数

disdata[2]=tvalue%100/10+0x30;//个位数

disdata[3]=tvalue%10+0x30;//小数位

disdata[4]=0xdf;

disdata[5]='C';

disdata[6]='H';

if(tflag==0)

flagdat=0x20;//正温度不显示符号

else

flagdat=0x2d;//负温度显示负号:-

if(disdata[0]==0x30)

{

disdata[0]=0x20;//如果百位为0，不显示

if(disdata[1]==0x30)

{

disdata[1]=0x20;//如果百位为0，十位为0也不显示

}

}

wr_com(0xc0);

wr_dat(flagdat);//显示符号位

wr_com(0xc1);

wr_dat(disdata[0]);//显示百位

wr_com(0xc2);

wr_dat(disdata[1]);//显示十位

wr_com(0xc3);

wr_dat(disdata[2]);//显示个位

wr_com(0xc4);

wr_dat(0x2e);//显示小数点

wr_com(0xc5);

wr_dat(disdata[3]);//显示小数位

wr_dat(disdata[4]);

wr_dat(disdata[5]);

}

/********************主程序***********************************/

void main()

{

init_play1();

init_play();//初始化显示

while(1)

{

read_temp();//读取温度

ds1820disp();//显示

}

}