ADI公司高精度数字温度传感器ADT7320介绍与应用指南

1.概述

ADT7320是一款4 mm × 4 mm LFCSP封装高精度数字温度传感器，可在较宽的工业温度范围内提供突破性的性能。它内置一个带隙温度基准源, 一个温度传感器和一个16位模数转换器(ADC)，用来监控温度并进行数字转换，分辨率为0.0078°C。默认ADC分辨率设置为13位(0.0625°C)。ADC分辨率为用户可编程模式，可通过串行接口更改。ADT7320的保证工作电压范围为2.7 V至5.5 V。工作电压为3.3 V时，平均供电电流的典型值为210 A。ADT7320具有关断模式，可关断器件，3.3 V时的关断电流典型值为2 A。额定工作温度范围为?40°C至+150°C。CT引脚属于开漏输出，当温度超过可编程临界温度限值时，CT引脚进入有效状态。INT引脚也属于开漏输出，当温度超过可编程限值时，INT引脚进入有效状态。INT和CT引脚能够以比较器模式或中断模式工作。

ADT7320框图如下图所示

2.产品特色

1. 易于使用，不需要用户校正或校准。

2. 低功耗。

3. 极佳的长期稳定性和可靠性。

4. 适合工业、仪器仪表和医疗应用的高精度。

5. 采用16引脚、4 mm × 4 mm LFCSP封装，符合RoHS标准。

3. 应用领域

RTD及热敏电阻的替代产品

热电偶冷结补偿

医疗设备

工业控制与测试

食物运输与储存

环境监控和HVAC

激光二极管温度控制

4.引脚功能

1. 串行时钟输入。串行时钟用于向ADT7320的任一寄存器输入数据或输出数据提供时钟。

2.串行数据输出。数据在SCLK下降沿输出，而且在SCLK上升沿有效。

3.串行数据输入。此输入端提供要载入器件控制寄存器的串行数据。数据在SCLK的上升沿输入寄存器。

4.片选输入引脚。此输入为低电平时，选择该器件。此引脚为高电平时，该器件禁用。

5.不连接。NC引脚未从内部焊接到芯片。

6.不连接。NC引脚未从内部焊接到芯片。

7.不连接。NC引脚未从内部焊接到芯片。

8.不连接。NC引脚未从内部焊接到芯片。

9.过温和欠温指示器。逻辑输出。上电默认设置作为低电平有效比较器中断。开漏配置。需要上拉电阻，典型值10 k。

10.临界过温指示器逻辑输出。上电默认极性为低电平有效。开漏配置。需要上拉电阻，典型值10 k。

11.模拟地和数字地。

12.正电源电压(2.7 V至5.5 V)。电源应通过一个0.1 -F陶瓷电容去耦至GND。

13.不连接。NC引脚未从内部焊接到芯片。

14.不连接。NC引脚未从内部焊接到芯片。

15.不连接。NC引脚未从内部焊接到芯片。

16.不连接。NC引脚未从内部焊接到芯片。

17.底焊盘。为确保正常工作，底焊盘应保持浮空或连接到地。

5. 工作原理

（1）电路信息

ADT7320是一款高精度数字温度传感器，使用16位ADC以0.0078°C的分辨率对温度进行监控和数字化处理。默认ADC分辨率设置为13位(0.0625℃)。内部温度传感器产生与绝对温度成比例的电压，该电压与内部基准电压相比较并输入至精密数字调制器。内部温度传感器在整个额定温度范围内都具有高精度和线性度，用户无需进行校正或校准。传感器输出通过一个--调制器(亦称电荷平衡型模数转换器)进行数字化处理。这种转换器利用时域过采样和一个高精度比较器在一个极紧凑的电路中实现16位分辨率。

（2）转换器详解

sigma-deata-调制器包括一个输入采样器、一个求和网络、一个积分器、一个比较器和一个1位DAC。此架构通过响应输入电压变化而改变比较器输出的占空比来产生一个负反馈环路并将积分器输出降至最小。比较器以比输入采样频率高得多的速率来对积分器的输出进行采样。此过采样在比输入信号宽得多的频带内扩展量化噪声，从而改善总体噪声性能并提高精度。比较器的输出通过调制电路进行编码产生SPI温度数据。

6. 温度数据格式

ADC的一个LSB在13位模式下对应0.0625°C，在16位模式下对应0.0078°C。ADC理论上可以测量255°C的温度范围，但ADT7320的保证测量范围是低值温度限值?40°C至高值温度限值+150°C。温度测量结果存储在16位温度值寄存器中，并与存储在TCRIT 设定点寄存器和THIGH设定点寄存器中的高温限值相比较，还与存储在TLOW设定点寄存器中的低温限值相比较。温度值寄存器、

TCRIT设定点寄存器、THIGH设定点寄存器和TLOW设定点寄存器中的温度数据由13位二进制补码字表示。MSB是温度符号位。上电时Bit0至Bit2这三个LSB不是温度转换结果的一部分，而是TCRIT、THIGH和TLOW的标志位。表5所示为不带Bit0至Bit2的13位温度数据格式。可以通过将配置寄存器(寄存器地址0x01)中的Bit7设置为1，将温度数据字中的位数扩展至16位二进制补码。使用16位温度数据值时，Bit0至Bit2并不用作标志位，而是用作温度值的LSB位。上电默认设置具有13位温度数据值。从温度值寄存器读回温度需要2字节读操作。使用9位温度数据格式的设计人员仍可使用ADT7320，只需忽略13位温度值的后四个LSB。这四个LSB是表5中的Bit3至Bit6。

13位温度数据格式

温度数字输出(二进制)位[15:3]

?40°C 1 1101 1000 0000

?25°C 1 1110 0111 0000

?0.0625°C 1 1111 1111 1111

0°C 0 0000 0000 0000

+0.0625°C 0 0000 0000 0001

+25°C 0 0001 1001 0000

+105°C 0 0110 1001 0000

+125°C 0 0111 1101 0000

+150°C 0 1001 0110 0000

串行通信：

ADT7320配有一个4线串行外设接口(SPI)。该接口的数据输入引脚(DIN)用于向器件输入数据，数据输出引脚(DOUT)用于从器件回读数据，串行数据时钟引脚(SCLK)用于向器件提供数据时钟，片选引脚(CS)用于使能或禁用串行接口。CS 对于该接口的正确操作必不可少。数据在SCLK下降沿输出ADT7320，在SCLK上升沿输入ADT7320。

SPI命令字节：

总线上的所有数据处理都是以主机将CS从高电平拉到低电平并发出命令字节开始。命令字节告知ADT7320该传输是读操作还是写操作，并提供数据传输的寄存器地址。SPI 硬件连接框图如下图所示。

INT和CT输出

INT和CT引脚均为开漏输出，两个引脚都需要至VDD的10 k上拉电阻。在读INT和CT数据之前，ADT7320必须完全上电至VDD。欠温和过温检测

INT和CT引脚有两种欠温/过温模式：比较器模式和中断模式。中断模式是默认上电过温模式。温度高于存储在THIGH设定点寄存器中的温度或低于存储在TLOW设定点寄存器中的温度时，INT输出引脚进入有效状态。此引脚在此事件后的反应方式取决于所选的过温模式。

应用指南

（1）热响应时间

热响应与温度传感器的热质成函数关系，但也会明显受IC被贴装对象质量的影响。例如，包含大量铜走线的大块PCB像一个大热沉，从而减缓热响应。为了获得更快的热响应，建议将传感器贴装在尽可能小的PCB上。ADT7320的典型响应时间为在两秒之内可达到被测件温度值的63.2%。温度值为通过数字接口读回的数字字节。响应时间包括信号处理期间芯片上的所有延迟。(2)电源去耦

ADT7320必须在VDD和GND之间连接去耦电容；否则将获得错误的温度读数。必须使用0.1 F的去耦电容，例如高频陶瓷型，并且尽可能靠近ADT7320的VDD引脚安装。如果可能，应直接从系统电源为ADT7320供电。图21所示的连接可以将逻辑开关电路与模拟部分隔离开。即使不能使用独立的电源走线，增加电源去耦仍能降低电源线路引起的误差。包括0.1 F陶瓷电容的本地电源旁路对要实现的温度精度规格来说至关重要。

使用独立走线减低电源噪声，如下图：

(3)从开关电源供电

ADT7320等精密模拟器件需要充分滤波的电源。如果ADT7320从开关电源供电，可能产生50 kHz以上的噪声，从而影响温度精度规格。为了防止这一问题，应在电源和ADT7320 VDD间使用RC滤波器。所用的元件值应仔细考虑，确保电源噪声峰值小于1 mV。RC滤波器应尽可能远离ADT7320安装，以确保热质尽可能低。

(4)温度测量

ADT7320测量并转换其本身半导体芯片表面的温度。热路径经过引脚、底焊盘和塑料封装。使用ADT7320测量附近热源的温度时，必须考虑热源和ADT7320之间的热阻，因为它会影响测量精度和热响应。对于空气或表面温度测量，应注意隔离封装、引脚、底焊盘与周围空气温度。使用导热型粘结剂有助于实现更精确的表面温度测量。

(5)温度测量快速指南

下面是在连续转换模式(默认上电模式)下测量温度的快速

指南。顺序执行以下步骤：

1. 上电后，复位串行接口(在DIN上连续输入32个逻辑1)。这可以确保所有内部电路被适当复位

2. 通过读取器件ID验证设置(寄存器地址0x03)。应读取0xC3。

3. 如果步骤2中的读数正常，继续读取配置寄存器(0x03)、TCRIT(0x04)、THIGH(0x06)和TLOW(0x07)寄存器。如果所有读数与设计值匹配，接口运行正常。

4. 向配置寄存器执行写入，将ADT7320设为所需配置。读取温度值寄存器，应该得到一个有效的温度测量。

国际品牌温度传感器介绍一..

一、霍尼韦尔公司简介：霍尼韦尔是《财富》百强公司，总部位于美国。致力于发明制造先进技术以应对全球宏观趋势下的严苛挑战，例如生命安全、安防和能源。公司在全球范围内拥有大约130,000 名员工，其中包括19,000 多名工程师和科学家。霍尼韦尔在华的历史可以追溯到1935年。当时，霍尼韦尔在上海开设了第一个经销机构。1973年美国总统尼克松访华时，应中国政府之邀从十大领域推荐精英企业来华推动两国双向交流，并促进中国的现代化建设。其中炼油石化领域唯一被选中推荐给中国政府的美国环球油品公司，正是霍尼韦尔旗下的子公司。80年代的改革开放成为了霍尼韦尔融入中国经济发展的又一个新起点，作为首批在北京设立代表处的跨国企业，霍尼韦尔在彼时开始了一系列的高品质投资。目前，霍尼韦尔四大业务集团均已落户中国，旗下所辖的所有业务部门的亚太总部也都已迁至中国，并在中国的20多个城市设有多家分公司和合资企业。目前，霍尼韦尔在中国的投资总额超10亿美金，员工人数超过12,000名。主要产品及服务：家具与消费品——环境自控解决方案及产品航空与航天——航空航天UOP中国传感与控制生命安全与安防——霍尼韦尔安全产品安防气体探测技术建筑、施工与维护——环境自控解决方案及产品安防英诺威发泡剂极冷致制冷剂传感与控制——扫描与移动生产力扫描与移动技术工业过程控制——无线自动化解决方案环境自控解决方案及产品传感与控制气体探测技术能效与公共事业——环境自控解决方案及产品无线自动化解决方案传感与控制汽车与运输——极冷致制冷剂传感与控制石油、天然气、炼油、石油化工与生物燃料——环境自控解决方案及产品UOP中国无线自动化解决方案传感与控制气体探测技术安防医疗保健——扫描与移动技术阿克拉薄膜传感与控制Burdick & Jackson 溶剂和试剂化学品、特殊材料与化肥——Burdick & Jackson 溶剂和试剂阿克拉薄膜尼龙6树脂UOP中国极冷致制冷剂OS有机硅密封胶添加剂制造——环境自控解决方案及产品尼龙6树脂A-C高性能添加剂传感与控制无线自动化解决方案

DS18B20 数字温度传感器

应用指引：在MC430F14板上是标配了DS18B20数字温度传感器器，同时希望用户通过以下DS18B20的讲解能够了解更多1线 MC430F14实物图如下: >>关于MC430F14开发板详情>> 在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。新的"一线器件"DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济。

美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 "一线总线"接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。目前DS18B20批量采购价格仅10元左右。 DS18B20、DS1822 "一线总线"数字化温度传感器同DS1820一样，DS18B20也支持"一线总线"接口，测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内，精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C。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。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。 DS18B20、DS1822的特性 DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！DS1822与DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。继"一线总线"的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。一、DS18B20的主要特性（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电（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的双向通讯

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理

各种温度传感器分类及其原理温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理当有两种不同的导体和半导体A和B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向，称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势：热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b 之间便有一电动势差△ V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图 2-1(b所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B 为负极。实验表明，当△ V很小时，△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。

温度传感器简介与选型

温度监控的I/O解决方案选择和采购温度传感器监测温度和采集数据的传感器种类繁多。从单一房间的温度监测到复杂的批次过程控制应用都依赖精准的温度获取。电阻温度计（RTD），热电偶，积体电路温度计（ICTD）,热敏电阻，红外线传感器是用于以上目的的主要传感器类型。 RTD决定于材料电阻和温度的关系，它读数精确（一般小数点后2-3位），具有多种封装形式。他们一般由镍，铜及其他金属制造，但是较早前，RTD是由铂制造的，很大程度上因为铂的电阻在较宽的温度区间里与温度成线性关系。但是由于铂价格昂贵且当温度超过660°C时不能适用,因为在这范围以外铂的惰性会失效导致读数不准。RTD需要一个小功率激励源才能进行操作，且RTD应用性很强，在较大范围内它侦测温度非常准确漂移很小。热电偶是由双金属导体制备，受热时产生的电压与温度成比例.同RTD一样，热电偶常用于工业设置里。其种类丰富（B,J,K,R,T等），提供不同的温度敏感范围。热电偶读数没有RTD那么精确，有时可能高达一度之差。热电偶和RTD一样本身及其脆弱，使用时它通常附有一根耐用探针。一般热电偶价格不贵，但若装了特殊外壳或装置，其价格将大大上升。因为热电偶种类繁多测温范围很大，最高可达1800°C，能用在高温条件下（但值得注意的是，高温使用一般需要特殊外壳、包装或绝热材料）。 ICTD是常见的通用温度传感器，其价格不贵，类似2线晶体管装置，工作电压在5-30V之间，由此产生的电流与温度成线性比例。也和RTD一样，ICTD低噪音，但比RTD更易使用，因为其无需电阻测量电路。ICTD的特点在于其简易，工业应用偏少，在-50~100°C范围内温度测量较准确，例如在HVAC，制冷机和室内温度监控等应用上。热敏电阻工作原理是由电阻调节获得不同温度。这样看来热敏电阻和RTD的工作原理类似，差别在于前者使用2线互连，对温度更加敏感，但是一定程度上读数不准。除此，电热调节器所用材料通常是陶瓷或聚合物（而RTD使用纯金属），这样使其具有价格上的优势。热敏电阻适应于大容量的温度监测，范围在-40~200°C，并且允许一定量的漂移的场合。红外传感器代表了温度监测设备中最新前沿的仪器。红外辐射通过监测物体的电磁辐射（也叫做热摄影或高温测量）来对其进行远程温度测定，红外监测对快速移动的物体或难以测得高温易变化的环境有很好的效果红外广泛应用在制造流程中，如对金属、玻璃、水泥、陶瓷半导体、塑料、纸品、织物及涂层的温度。重要提示：在决定使用哪种测温器件时，需着重考虑的是价格、温度测量所需达到的精度、设备对环境的适用性以及布线。例如：对ICTD来说，一般双绞电缆，最简单的布线方案就能使它正常工作，几千米的布线也不会造成信号损失。；而相比较RTD，则需要3或4线制。对于RTD，线的规格也同样重要。直径必须相配，接合无误，即使在最佳的条件下，也易受噪音的影响，尤其在线过长的情况下。热电偶的应用通常都有严格的布线要求。每种热电偶有其匹配的线，和它的材料组成相搭配。这种专业线价格昂贵，所以在热电偶应用时，以短程布线为多。 Opto 22 的解决方案 SNAP输入模块 Opto 22的特点在于能为所有类型温度监测设备－－-RTD，热电偶，ICTD，热敏电阻，红外监测提供解决方案。方案包括一套完整的多通道模拟输入模块，能与以上设备连接用于远程监控和数据采集。更值得注意的是，Opto 22的I/O模块有多种构造，从双通道到八通道一应俱全。八通道的模块是需要多通道温度采集的最佳经济选择。应用包括水处理、制冷系统、杀菌、巴氏消毒及焊接等。 Opto 22的SNAP AICTD-8模块是特别为能源管理相关应用而设计的，能从标准ICTD中获得八通道模

DS18B20数字温度传感器要点

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LTM8877，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。 1: 技术性能描述 ①、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的双向通讯。 ②、测温范围－55℃～+125℃，固有测温误差（注意，不是分辨率，这里之前是错误的）1℃。 ③、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。 ④、工作电源: 3.0~5.5V/DC （可以数据线寄生电源） ⑤、在使用中不需要任何外围元件 ⑥、测量结果以9~12位数字量方式串行传送 ⑦、不锈钢保护管直径Φ6 ⑧、适用于DN15~25, DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温 ⑨、标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选 ⑩、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。[1]信息DS18B20+ 和 Maxim Integrated Manufactured by Maxim Integrated, DS18B20+ is a 温度传感器. 3应用范围编辑 2.1 该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域 2.2 轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。 2.3 汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。 2.4 供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制 4型号规格编辑型号测温范围安装螺纹电缆长度适用管道 TS-18B20 -55~125 无 1.5 m TS-18B20A -55~125 M10X1 1.5m DN15~25 TS-18B20B -55~125 1/2”G 接线盒 DN40~ 60

基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计设计

摘要本设计采用的主控芯片是ATMEL公司的AT89S52单片机，数字温度传感器是DALLAS 公司的DS18B20。本设计用数字传感器DS18B20测量温度，测量精度高，传感器体积小，使用方便。所以本次设计的数字温度计在工业、农业、日常生活中都有广泛的应用。单片机技术已经广泛应用社会生活的各个领域，已经成为一种非常实用的技术。51单片机是最常用的一种单片机，而且在高校中都以51单片机教材为蓝本，这使得51单片机成为初学单片机技术人员的首选。本次设计采用的AT89S52是一种flash型单片机，可以直接在线编程，向单片机中写程序变得更加容易。本次设计的数字温度计采用的是DS18B20数字温度传感器，DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本设计根据设计要求，首先设计了硬件电路，然后绘制软件流程图及编写程序。本设计属于一种多功能温度计，温度测量范围是-55℃到125℃。温度值的分辨率可以被用户设定为9-12位，可以设置上下限报警温度，当温度不在设定的范围内时，就会启动报警程序报警。本设计的显示模块是用四位一体的数码管动态扫描显示实现的。在显示实时测量温度的模式下还可以通过查询按键查看设定的上下限报警温度。关键词：单片机、数字温度计、DS18B20、AT89S52

目录 1 概述 ................................................................................................................................................................. - 1 - 1.1系统概述 ................................................................................................................................................. - 1 - 2 系统总体方案及硬件设计 ............................................................................................................................... - 2 - 2.1 系统总体方案 ........................................................................................................................................ - 2 - 2.1.1系统总体设计框图 ...................................................................................................................... - 2 - 2.1.2各模块简介 .................................................................................................................................. - 2 - 2.2 系统硬件设计 ........................................................................................................................................ - 5 - 2.2.1 单片机电路设计 ......................................................................................................................... - 5 - 2.2.2 DS18B20温度传感器电路设计.................................................................................................. - 6 - 2.2.3 显示电路设计 ............................................................................................................................. - 6 - 2.2.4 按键电路设计 ............................................................................................................................. - 7 - 2.2.5 报警电路设计 ............................................................................................................................. - 8 - 3 软件设计 ........................................................................................................................................................... - 9 - 3.1 DS18B20程序设计................................................................................................................................. - 9 - 3.1.1 DS18B20传感器操作流程.......................................................................................................... - 9 - 3.1.2 DS18B20传感器的指令表.......................................................................................................... - 9 - 3.1.3 DS18B20传感器的初始化时序................................................................................................ - 10 - 3.1.4 DS18B20传感器的读写时序.................................................................................................... - 10 - 3.1.5 DS18B20获取温度程序流程图................................................................................................ - 11 - 3.2 显示程序设计 ...................................................................................................................................... - 13 - 3.3 按键程序设计 ...................................................................................................................................... - 13 -4实物制作及调试 .............................................................................................................................................. - 14 -5电子综合设计体会 .......................................................................................................................................... - 15 -参考文献 ............................................................................................................................................................. - 16 -附1 源程序代码 .............................................................................................................................................. - 17 -附2 系统原理图 .............................................................................................................................................. - 32 -

基于数字温度传感器的数字温度计

黄河科技学院《单片机应用技术》课程设计题目：基于数字温度传感器的数字温度计姓名：时鹏院（系）：工学院专业班级：学号：指导教师：

黄河科技学院课程设计任务书工学院机械系机械设计制造及其自动化专业S13 级 1 班学号1303050025 时鹏指导教师朱煜钰题目:基于数字温度传感器的数字温度计设计课程:单片机应用技术课程设计课程设计时间2014年10月27 日至2014年11 月10 日共2 周课程设计工作内容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸张不够可加页）

课程设计任务书及摘要一、课程设计题目：基于数字温度传感器的数字温度计二、课程设计要求利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量范围为-55℃~125℃，精确到0.5℃。数字温度计所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，温度传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示。三、课程设计摘要 DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的AT89C51单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。四、关键字：单片机温度测量DS18B20 数字温度传感器AT89C51

温度传感器简介

简谈温度传感器及研究进展摘要：温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器，在日常生活，工业生产等领域都扮演着十分重要的角色。从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器。近年来在智能温度传感器在半导体技术，材料技术等新技术的支持下，温度传感器发展迅速。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。关键词：温度传感器；智能温度传感器；接触式温度传感器中图分类号：TP212.1 文献标识码：A Abstract:temperature transducer is used most widely, the largest number of sensors, in daily life, such as industrial production field plays a very important role.Since the 17th century temperature sensor for the first time application, was born in turn contact temperature sensor, non-contact temperature sensor, integrated temperature sensor.Intelligent temperature sensor in recent years in semiconductor technology, materials technology, under the support of new technologies such as the temperature sensor is developing rapidly.Due to the software and hardware of the intelligent temperature sensor reasonable matching can greatly enhance the function of the sensor, improve the precision of the sensor, and can make the temperature sensor has simple and compact structure, use more convenient, thus intelligent temperature sensor is a hot spot nowadays.The introduction of the microprocessor, which makes the temperature signal collection, memory, storage, comprehensive, processing and control integration, make the temperature sensor to the intelligent direction. Key words：temperature transducer; Smart temperature sensor; Contact temperature sensors 前言：温度作为国际单位制的七个基本量之一，测量温度的传感器的各种各样，温度传感器是温度测量仪表的核心部分，十分重要。据统计，温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器。简而言之，温度传感器（temperature transducer）就是是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。在材料技术的支持下，陶瓷，有机，纳米等新材料用于温度传感器中可以使温度的测量和控制更加科学和精确。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。

全面了解数字温度传感器规范

全面了解数字温度传感器规范为了实现最佳性能并确保系统稳健性，就必须要进行系统监控测量。其中一个必需的典型测量项目就是环境温度。使用简单的数字温度传感器进行该测量将为系统设计人员提供如下保证：组件正常工作，系统处于其性能或校准限值范围内，不会使用户遇到危险。测量结束后，通常由系统中的微控制器对环境温度进行相应调整。系统监控微控制器可以改变风扇速度、关闭非必要系统进程或使系统智能进入省电模式。系统设计人员需全面正确地了解数字温度传感器规范以设计系统，并就测量结果采取最佳措施。另外，全面了解传感器规范将确保在选择数字温度传感器器件时，可做到权衡得当。当选择数字温度传感器(也称作串行输出温度传感器)时，应考虑的主要规范包括精度、分辨率、功耗、接口和封装。精度数字温度传感器精度表示传感器读数和系统实际温度之间的误差。在产品说明书中，精度指标和温度范围相对应。通常针对不同温度范围，有数个最高精度指标。对于25～

+100℃温度范围来说，±2℃精度是很常见的。Analog Device 公司的ADT75、Maxim公司的DS75、National公司的LM75以及TI的TMP75均具有这种精度节点。但是，还有更高精度的器件。例如，TI的TMP275在120～100℃温度范围内的精度为±0.5℃。虽然温度精度指标是非常重要的，然而对系统监控应用来说，它并非一定是最为关键的因素。这些应用更重视检测温度变化，而不是确定温度绝对值。分辨率数字温度传感器分辨率是描述传感器可检测温度变化细微程度的指标。集成于封装芯片的温度传感器本身就是一种模拟传感器。因此所有数字温度传感器均有一个模数转换器(ADC)。ADC分辨率将决定器件的总体分辨率，分辨率越高，可检测到的温度变化就越细微。在产品说明书中，分辨率是采用位数和摄氏温度值来表示的。当采用位数来考虑分辨率时，必须多加注意，因为该值可能包括符号位，也可能不包括符号位。此外，该器件的内部电路可能以不同于传感器总体温度范围的值，来确定内部ADC的满量程范围。以摄氏度来表示的分辨率是一种更直接分辨率值，采用该数值可进行设计分析。

AD590温度传感器简介

AD590温度传感器简介 AD590就是一种集成温度传感器(类似的芯片还有LM35等),其实质就是一种半导体集成电路。它利用晶体管的b-e结压降的不饱与值VRE与热力学温度T与通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测。式中,k就是波耳兹曼常数;q就是电子电荷绝对值。集成温度传感器的线性度好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便,得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出与电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K(温度变化热力学温度1度输出变化10mV),温度0K时输出0,温度25℃时输出2、9815V。电流输出型的灵敏度一般为1μA/K,25℃时输出298、15μA。 AD590就是美国模拟器件公司生产的单片集成两端温度传感器。它主要特性如下: 1) 流过器件电流的微安数等于器件所处环境温度的热力学温度(开尔文)度数,即式中,IT为流过器件(AD590)的电流,单位为μA;T为温度,单位为K。 2) AD590的测量范围为-55~+150℃。 3) AD590的电源电压范围为4~30V。电源电压从4~6V变化,电流IT 变化1μA,相当温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压与20V 的反向电压。因而器件反接也不会损坏。

4) 输出电阻为710MΩ。 5) AD590在出厂前已经校准,精度高。AD590共有I、J、K、L、M 五挡。其中M档精度最高,在-55~+150℃范围内,非线性误差为±0.3℃。I档误差较大,误差为±10℃,应用时应校正。由于AD590的精度高、价格低、不需辅助电源、线性度好,因此常用于测量与热电偶的冷端补偿。

高精度温度传感器芯片调研及选型指导

型号ADT7410ADT7411输出类型:Digital Digital 精度：±0.5°C（?40°C 至+105°C,2.7 V 至3.6 V）Typ=±0.5 Max =±3 °C from 0°C to 85°C. Typ=±2 Max=±5 °C from ?40°C to +120°C (@VDD=3.3V±10%) 数字输出 - 总线接口:2-Wire, I2C, SMBus3-Wire, Microwire, SPI 电源电压-最大: 5.5 V 5.5 V 电源电压-最小: 2.7 V 2.7 V 最大工作温度:+ 150 C+ 120 C 最小工作温度:- 55 C- 40 C 安装风格:SMD/SMT SMD/SMT 封装 :SOIC-8QSOP-16 设备功能:Temperature Sensor Temperature Sensor 商标:ADI ADI 数字输出 - 位数:16 bit10 bit 电源电流:230 uA 3 mA 温度分辨率：0.0078°C0.25°C 温漂：温度迟滞：0.02°C（温度循环= 25°C至125°C 并返回至25°C）可重复性：0.01°C（25°C）

型号AD592ADT6501 输出类型:Analog Digital 精度：0.5°C MAX @ 25°C Typ=±0.5 Max= ±6 °C from ?45°C to ?25° C Typ=±0.5 Max=±4 °C from ?15°C to +15° Typ=±0.5 Max=±4 °C from +35°C to +65 °C 数字输出 - 总线接口:2-Wire, I2C, SMBus- 电源电压-最大:30 V 5.5 V 电源电压-最小: 4 V 2.7 V 最大工作温度:+ 105 C+ 125 C 最小工作温度:- 25 C- 55 C 安装风格:Through Hole SMD/SMT 封装 :TO-92-3SOT-23-5 设备功能:Temperature Transducer Temperature Switch 商标:ADI ADI 数字输出 - 位数:11 bit 电源电流:50 uA 温度分辨率：温漂：0.08°C (Drift over 10 years, if part is operated at 55°C) 温度迟滞：可重复性：

数字温度传感器AD7416及其应用

数字温度传感器AD7416及其应用 AD7416 是美国模拟器件公司（ADI）出品的单片机温度监控系统集成电路。其内部包含有带隙温度传感器和10位模数转换器，可将感应温度转换为0.25℃量化间隔的数字信号，以便用来与用户设置的温度点进行比较。AD7416片内寄存器可以进行高/低温度门限的设置当温度超过设置门限时，过温漏级开路指示器（OTI）将输出有效信号。另外，可以通过I2C接口对AD7416的内部寄存器进行读/写操作，最多可允许8片AD7416挂接在同一个串行总线上。该温度传感器可广泛应用于数据采集系统中的环境温度监测、工业过程控制、电池充电以及个为计算机等系统。 1 基本特性与引脚功能 AD AD7416具有如下基本特性： ●工作电压范围为+2.7V～+5.5V； ●测温范围为-55℃～+125℃； ●具有10位数字输出温度值，分辨率为0.25℃； ●精度为±2℃(-25℃～+100℃)和±3℃（-55℃～+125℃）； ●转换时间为15～30μs，更新速率为400μs； ●带有过温漏级开路指示器（OTI）； ●具有I2C兼容的串行接口和可选的串行总线地址； ●具有低功耗关闭模式（典型值为0.2μA）； ●可用来升级替换LM75。 AD7416采用8脚表面贴SO和8脚小型SOIC封装形式，图1所示为AD7416的引脚排列图，各引脚功能如表1所列。表1 AD7416引脚功能

2 工作原理 AD7416的内部功能框图如图2所示。它的片内带隙温度传感器可按预先设置的工作方式对环境温度进行实时测量，并将结果转化为数字量存入到温度值寄存器中（地址00H），其环境温度与输出数据的关系如表2所列。表2 环境温度与输出数据的关系 AD7416预先设置的工作方式分两种： ●自动测温方式。在这种方式下，AD7416每隔400μs对环境温度测量一次，每次的量化转换时间为1 5～30μs，其余时间芯片则自动转入休眠状态；

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量 (取决于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T 的微分热电势为热电势率, 又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2. 热电偶的种类

浅析数字温度传感器

浅析数字温度传感器在传感器技术突飞猛进的今天，多家现代传感器企业提供的新型数字温度传感器，与传统温度传感器相比，具有性价比高、性能优越、可靠性高、使用方便、体积小、灵敏度高和控制电路简单等特点。与传统产品相比，新型温度传感器呈现出微型化、高精度、低功耗等发展趋势。完全可以替代传统热敏电阻和电阻式温度检测器。具体来说，数字温度传感器的主要构成包括一个双电流源、一个Δ-ΣA/D转换器、数字逻辑和一个通向数字器件(如与一个微处理器或微控制器连接)的串行接口(如I2C总线、SMBus或SPI)。新型数字温度传感器原理数字温度传感器也叫热电偶，是将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：(1)测量精度高；(2)测量范围广；(3)构造简单，使用方便。新型数字温度传感器的应用当前，虽然主要的温度传感器，如热电偶、热电阻及辐射温度计等的技术已经成熟，但是只能在传统的场合应用，不能满足许多领域的要求，尤其是高科技领域。因此，各国专家都在针对性的竞争开发各种新型温度传感器及特殊的实用测量技术。新型数字温度传感器的应用范围很广，它不仅广泛应用于寻常百姓的日常生活中，而且也大量用于现代工业生产的自动化控制和生产过程检测控制系统。当前世界范围内温度传感器正从模拟式向新型数字式、从传统集成式向现代智能化的方向发展。新型数字温度传感器自从二十世纪九十年代中期面世以来，在中国国内也迅猛发展，并迅速在广大人民群众的日常生活中推广应用。

DS18B20温度传感器设计

智能化仪器及原理应用课程设计设计题目： DS18B20数字温度计的设计专业班级： 10自动化1 班姓名：组员：指导老师：日期：2012-11-26

目录一、摘要 (2) 二、方案论证 (2) 三、电路设计 (2) 1、设备整机结构及硬件电路框图 (2) 2、单片机的选择 (3) 3、温度显示电路 (3) 4、温度传感器 (4) 5、软件设计 (6) 6、系统所运用的功能介绍： (8) 四、系统的调试及性能分析： (8) 附件：DS18B20温度计C程序 (9)

一、摘要本设计的主要内容是应用单片机和温度传感器设计一个数字温度表，DS18B20是一种可组网的高精度数字温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本设计基于数字温度传感器DS18B20，以AT89C51片机为核心设计此测试系统，具有结构简单、测温精度高、稳定可靠的优点。可实现温度的实时检测和显示，本文给出了系统的硬件电路详细设计和软件设计方法，经过调试和实验验证，实现了预期的全部功能。二、方案论证方案一：由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。方案设计框图如下：方案二：考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。三、电路设计 1、设备整机结构及硬件电路框图根据设计要求与设计思路，设计硬件电路框图如下图所示， 4位数码管显示器系统中AT89C51成对DS18B20初始化、温度采集、温度转换、温度数码显示。本装置详细组成部分如下： a. 主控模块：AT89C51片机； b. 传感器电路：DS18B20温度传感器；