温度传感器工作原理

温度传感器设计

总体设计框图

本方案设计的系统由单片机系统、数字温度传感器、数码管显示模块组成，其总体架构如下图。

单片机系统

本设计采用STC89C52单片机作为控制器，完成所有功能的控制，包括：

● DS18B20数字温度传感器的初始化和读取温度值

● LED 数码管显示驱动与控制

数字温度传感器模块

DS18B20性能

● 测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增

● 可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃ ● 温度数字量转换时间200ms ，12位分辨率时最多在750ms 内把温度转换为数字

DS18B20外形及引脚说明

DS18B20外形及引脚

●GND：地

●DQ：单线运用的数据输入/输出引脚

●VD：可选的电源引脚

软件设计

主程序模块

主程序需要调用1个子程序为：

●实时温度显示子程序：驱动数码管把实时温度值送出在LED数码管显示读温度值模块

读温度值模块需要调用4个子程序，分别为：

●DS18B20初始化子程序：让单片机知道DS18B20在总线上且已准备好操作

●DS18B20写字节子程序：对DS18B20发出命令

●DS18B20读字节子程序：读取DS18B20存储器的数据

●延时子程序：对DS18B20操作时的时序控制

DS18B20测温流程

按照此步骤，程序设计时首先就要执行初始程序化程序

INI10，其次将要跳过ROM匹配命令（代码CCH）写入到

DS18B20中，此时需根据数字温度传感器写时序编写对DS18B20一个写入字节程序

WRITE，将跳过ROM匹配命令写入

DS18B20。为了完成温度启动转换，

需要将启动转换命令写入DS18B20

中。用延时750ms

等待转换完成。随后再按照初始化时序执行初始化程序INI10

，用写入一个字节程序将

匹配ROM

命令（代码为55h）写入到DS18B20中。为了完成读便笺式存储器操作，需要先结合数字温度传感器写时序将读便笺式存储器命令（代码为BEH）写入到DS18B20中，再用温度传感器读时序编写的每一个字节程序READ，连续读取DS18B20便笺式存储器中9个字节的内容。由此可见。结合上述所介绍的初始化时序，温度传感器写时序和温度传感器读时序，才可以将所需的命令写入与读出，完成温度的正确读取。

软件程序

数码管显示温度程序：

//头文件:

#include "reg51.h"

#include "ds18b20.h" //引入DS18B20头文件

//变量定义:

unsigned char ly_dis[4];//定义显示缓冲区

code unsigned char table[]=

{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

//表：共阳数码管0-9

unsigned char l_posit=0; //显示位置

//引脚定义:

sbitSMG_q = P1^0; //定义数码管阳级控制脚（千位）

sbitSMG_b = P1^1; //定义数码管阳级控制脚（百位）

sbit SMG_s = P1^2; //定义数码管阳级控制脚（十位）

sbitSMG_g = P1^3; //定义数码管阳级控制脚（个位）

//函数声明:

void display(void);//显示函数，显示缓冲区内容

void delay(void);

//主函数，C语言的入口函数:

void main()

{

unsignedinti=0;

floattt;

intltemp;

while(1){

if(i==0)

tmpchange(); //温度转换

if(i==100){

tt=tmp()*0.0625; //得到真实十进制温度值，因为DS18B20

//可以精确到0.0625度，所以读回数据的最低位代表的是0.0625度。

ltemp=tt*10+0.5; //放大十倍，这样做的目的将小数点后第一位也转换为可显示数字，同时进行一个四舍五入操作。

if(ltemp<0){ //判断第一位显示整数还是负号

ly_dis[0]=0xbf;

ltemp=0-ltemp;

}

else

ly_dis[0]=ltemp/1000;//显示百位值

ltemp=ltemp%1000;

ly_dis[1]=ltemp/100; //显示温度十位值

ltemp=ltemp%100;

ly_dis[2]=ltemp/10; //显示温度个位值

ly_dis[3]=ltemp%10; //显示小数点后一位

}

i++;

if(i==3000)

i=0;

display(); //调用显示

delay();

}

}//显示函数，参数为显示内容

void display()

{

P0=0XFF; //

switch(l_posit){

case 0: //选择千位数码管，关闭其它位

SMG_q=0;

SMG_b=1;

SMG_s=1;

SMG_g=1;

P0=table[ly_dis[0]]; //输出显示内容

break;

case 1: //选择百位数码管，关闭其它位

SMG_q=1;

SMG_b=0;

SMG_s=1;

SMG_g=1;

P0=table[ly_dis[1]];

break;

case 2: //选择十位数码管，关闭其它位

SMG_q=1;

SMG_b=1;

SMG_s=0;

SMG_g=1;

P0=table[ly_dis[2]]&0x7f;

break;

case 3: //选择个位数码管，关闭其它位

SMG_q=1;

SMG_b=1;

SMG_s=1;

SMG_g=0;

P0=table[ly_dis[3]];

break;

}

l_posit++; //每调用一次将轮流显示一位

if(l_posit>3)

l_posit=0;

}

//延时子函数,短暂延时

void delay(void){

unsigned char i=10;

while(i--);

}

读温度值模块程序：

/****DS18B20.H****/

/********宏定义******************************************************/ #define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

/********IO引脚定义***********************************************/ sbit DS=P3^2; //定义DS18B20接口

/*************延时子函数 *****************************************/ voiddelayb(uint count)

{

uinti;

while(count)

{

i=200;

while(i>0)

i--;

count--;

}

}/*************DS18B20初始化************************************/

voiddsreset(void)

{

uinti;

DS=0;

i=103;

while(i>0)i--;

DS=1;

i=4;

while(i>0)i--;

}/*************读一位*******************************************/

bittmpreadbit(void)

{

bitdat;

DS=0;

i++; //小延时一下

DS=1;

i++;i++;

dat=DS;

i=8;

while(i>0)i--;

return (dat);

}/*************读一个字节*****************************************/

uchartmpread(void)

{

uchari,j,dat;

dat=0;

for(i=1;i<=8;i++)

{

j=tmpreadbit();

dat=(j<<7)|(dat>>1); //读出的数据最低位在最前面，这样刚好//一个字节在DAT 里

}

return(dat); //将一个字节数据返回

}/*************写一个字节*********************************************/ voidtmpwritebyte(uchardat)

{

uinti;

uchar j;

bittestb;

for(j=1;j<=8;j++)

{

testb=dat&0x01;

dat=dat>>1;

if(testb) // 写1部分

DS=0;

i++;i++;

DS=1;

i=8;

while(i>0)i--;

}

else

{

DS=0; //写0部分

i=8;

while(i>0)i--;

DS=1;

i++;i++;

}

}

}

/***********发送温度转换命令********************************************/ voidtmpchange(void)

{

dsreset(); //初始化DS18B20

delayb(1); //延时

tmpwritebyte(0xcc); // 跳过序列号命令

tmpwritebyte(0x44); //发送温度转换命令

}/***********获得温度******************************************/

inttmp()

{

int temp;

uchara,b;

dsreset();

delayb(1);

tmpwritebyte(0xcc);

tmpwritebyte(0xbe); //发送读取数据命令

a=tmpread(); //连续读两个字节数据

b=tmpread();

temp=b;

temp<<=8;

temp=temp|a; //两字节合成一个整型变量。

return temp; //返回温度值

}/*******读取温度传感器的序列号***************************** void readrom() //本程序中没有用到此函数

{uchar sn1,sn2;

dsreset();

delayb(1);

tmpwritebyte(0x33);

sn1=tmpread();

sn2=tmpread();

}