基于DS18B20数字温度传感器的设计与实现
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DS18B20 数 字 温 度 传 感 器 是 Dallas 公 司 生 产 的 12Wire ,即单总线器件 ,具有线路简单 、体积小的特点 。因 此用他组成一个测温系统 ,具有线路简单 ,在 1 根通信线 可以挂很多这样的数字温度传感器 ,十分方便 。
1 DS18 B20 性能特点
1. 1 DS18B20 特性及引脚分布 DS18B20 测温范围在 - 55～ + 125 ℃; 转换精度 9～
序号 名称 引脚功能描述
1
GND 地信号
2
DQ
数据输入/ 输出引脚 。开漏单总线接口引脚 。当 被用在寄生电源下 ,也可以向器件提供电源 。
3
VDD
可选择的 VDD 引脚 。当工作于寄生电源时 ,此 引脚必须接地 。
图 1 DS18B20 的内部结构
2 单总线技术特性
单总线即只有 1 根数据线 ,系统的数据交换 、控制都 由这根线完成 。主机或从机通过一个漏极开路或三态端 口连至该数据线 ,以允许设备在不发送数据时能够释放总
传感器技术
陈 明等 :基于 DS18B20 数字温度传感器的设计与实现
基于 DS18B20 数字温度传感器的设计与实现
陈 明1 ,陈 明2 ,邱超凡3
(1. 炮兵学院 五系 43 队 安徽 合肥 230031 ;2. 炮兵学院 五系 45 队 安徽 合肥 230031 ; 3. 炮兵学院 安徽 合肥 230031)
DS18B20 的内部结构如图 1 所示 ,他主要包括温度传 感器 、64 位激光 ROM 单线单口 、存放中间数据的高速暂
收稿日期 :2007209207
188
存器 、用于存储用户设定的温度上下限值 、触发器存储与 控制逻辑 、8 位循环冗余校验码发生器等 。
表 1 DS18 B20 详细引脚功能描述
新型元器件 4. 2 硬件电路
根据系统的控制要求 ,选择 Intel 公司的 80C52 单片 机 ,他包括数字温度传感器的数据采集 、数据处理 、晶振复 位和温度显示电路 。 4. 3 软件设计
基于 DS18B20 数字温度传感器的软件设计采用 C51 编写程序 ,主要完成 DS18B20 的测量温度值计算及温度 值的显示功能 。其采用模块化设计 ,程序设计包括系统初 始化 、复位程序 、读取温度程序 、温度转换程序 、数码管显 示程序和延时程序 ,其总体流程图如图 3 所示 。
应用[J ] . 现代电子技术 ,2004 ,27 (22) :324 ,7. [5 ] Maxim Integrated ProductsDS18B20 Data Sheet [DB/ OL ].
http :/ / datasheetsmaxim ic. ccm/ en/ ds/ DS18B20. pdf ,2002.
(3) 利用发光二极管指示系统的工作状态 ,DS18B20 温度传感器内置温度上下限 ;
(4) 编写 C51 程序 ,完成单片机对温度数据的采集过 程以及与 DS18B20 数据传输过程的控制 。
4 系统设计
4. 1 系统分析 基于单片机系统的高精度数字温度计基本结构框图
如图 2 所示 。
图 2 数字温度计的基本结构框图 高精度数字温度计的主要功能模块分 3 类 : 输入控制 在一定要求下 ,采取一定形式的控制方式 实现温度计不同功能的转换 ,以及控制指令以一定方式传 送到单片机 。 L ED 数码显示 单片机将数字温度量发送到 L ED 显 示模块 ,并控制 L ED 显 示 模块 按 照一 定的 格 式显 示 的 功能 。 数据采集 单片机通过对 DS18B20 的读写操作 ,完 成对数据的存储和读取 ,从而实现单片机的存储单元数据 处理 。
作者简介 陈 明 男 ,1984 年出生 ,湖南人 ,硕士研究生 。主要研究方向为武器系统自动化 、智能化技术与应用 。 189
《现代电子技术》2008 年第 8 期总第 271 期
线 ,而让其他设备使用总线 。所有的单总线器件都要遵循 严格的通信协议 ,以保证数据的完整性 ,基本的通信过程 如下 : 主机通过拉低单总线至少 480 μs 产生 Tx 复位脉 冲 ;然后由主机释放总线 ,并进入 Rx 接收模式 。主机释放 总线时 ,会产生一由低电平跳变为高电平的上升沿 ;单总 线器件检测到该上升沿后 ,延时 15～60 μs ;单总线器件通 过拉低总线 60～240μs 产生应答脉冲 ;主机接收到从机的 应答脉冲后 ,说明有单总线器件在线 ,然后主机就可以开 始对从机进行 ROM 命令和功能命令操作 。
摘 要 :介绍单总线数字温度传感器 DS18B20 的基本原理 ,通过对 DS18B20 的特性 、内部结构以及单总线技术特点的 深入分析 ,以 Intel 公司的 80C52 单片机为平台开发高精度数字温度计 ,包括系统设计方案 、硬件组成 、软件编程 ,通过与传统 测温装置相比较 ,基于 DS18B20 的数字温度传感器具有结构简单 、测温精度高 、稳定可靠的优点 。
应用 ,2000 (6) :66268. [2] 李广弟. 单片机基础 [ M ]. 北京 :北京航空航天大学出版
社 ,2001. [ 3 ] 沙占友. 集成化智能温度传感器原理与应用 [ M ] . 北京 : 电
子工业出版社 ,2004 [ 4 ] 徐文进 ,张阿卜. 知Hale Waihona Puke Baidu温度传感器 DS18B20 在多路测湿中的
3 基于 DS18 B20 高精度数字温度传感器
基于 DS18B20 高精度数字温度传感器可以完成如下 的功能 :
(1) 采用采用 A T89S52 单片机和 DS18B20 温度传感 器通信 ,控制温度的采集过程和进行数据通信 ;
(2) 提供 DS18B20 的使用外围电路 、温度显示 L ED 电路以及 DS18B20 和单片机的通信接口电路 ;
图 3 总体流程图
5 结 语 基于 DS18B20 单总线技术的数字温度传感器以其线
路简单 、硬件开销少 、成本低廉 、软件设计简单优势有着无 可比拟的应用前景 ,能较好地解决传统测温装置普遍存在 的携带不便 、易损坏 、易受干扰等不足 ,可广泛的应用于工 业控制中的各种温度监控 。
参 考 文 献 [ 1 ] 金伟正. 单线数字温度传感器的原理与应用 [J ] . 电子技术
12 位进制数 ,可编程确定转换的位数 ; 测温分辨率为9 位 精度为 0. 5 ℃,12 位精度为 0. 062 5 ℃;转换时间 :9 位精 度为 93. 75 ms 、10 位 精 度 为 187. 5 ms 、12 位 精 度 为 750 ms ; 内 部 有 温 度 上 、下 限 告 警 设 置 。DS18B20 采 用 TO292封装模式 ,其引脚功能描述见表 1 。 1. 2 DS18B20 的内部结构
Keywords :DS18B20 ;temperat ure sensor ; single bus ;digital t hermo meter
目前 ,在工业控制的很多领域 ,温度监控普遍是利用 热敏电阻组成的测温电路 ,经过 A/ D 与 D/ A 转换后实现 测温 ,但是由于热敏电阻的不稳定性 ,导致测温易受外界 干扰 、且精度不高 。
C H EN Ming1 ,C H EN Ming2 ,Q IU Chaofan3
(1. Team 43 Department 5 ,Artillery Academy , Hefei ,230031 ,China ;2. Team 45 Department 5 ,Artillery Academy , Hefei ,230031 ,China ; 3. Artillery Academy , Hefei ,230031 ,China)
关键词 :DS18B20 ;温度传感器 ;单总线 ;数字温度计 中图分类号 : E911 , TP368. 1 文献标识码 :B 文章编号 :10042373X(2008) 082188202
Design and Realization of Digital Temperature Sensor Based on DS18 B20
Abstract : This text int roduces t he p rinciples of digital temperat ure senso r DS18B20 ,and deeply researches t he st ruct ure , sensor p roperties and single bus technique , taking 80C52 of Intel Company as t he platform developed high accuracy digital t hermometer ,including system design scheme , hardware co nstit ution , software p rogramming ,co mparing wit h t he t raditional , temperat ure measuremat device DS18B20 - based digital temperat ure senso r has t he advantages of simple st ruct ure ,high accu2 racy and dependable.
1 DS18 B20 性能特点
1. 1 DS18B20 特性及引脚分布 DS18B20 测温范围在 - 55～ + 125 ℃; 转换精度 9～
序号 名称 引脚功能描述
1
GND 地信号
2
DQ
数据输入/ 输出引脚 。开漏单总线接口引脚 。当 被用在寄生电源下 ,也可以向器件提供电源 。
3
VDD
可选择的 VDD 引脚 。当工作于寄生电源时 ,此 引脚必须接地 。
图 1 DS18B20 的内部结构
2 单总线技术特性
单总线即只有 1 根数据线 ,系统的数据交换 、控制都 由这根线完成 。主机或从机通过一个漏极开路或三态端 口连至该数据线 ,以允许设备在不发送数据时能够释放总
传感器技术
陈 明等 :基于 DS18B20 数字温度传感器的设计与实现
基于 DS18B20 数字温度传感器的设计与实现
陈 明1 ,陈 明2 ,邱超凡3
(1. 炮兵学院 五系 43 队 安徽 合肥 230031 ;2. 炮兵学院 五系 45 队 安徽 合肥 230031 ; 3. 炮兵学院 安徽 合肥 230031)
DS18B20 的内部结构如图 1 所示 ,他主要包括温度传 感器 、64 位激光 ROM 单线单口 、存放中间数据的高速暂
收稿日期 :2007209207
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存器 、用于存储用户设定的温度上下限值 、触发器存储与 控制逻辑 、8 位循环冗余校验码发生器等 。
表 1 DS18 B20 详细引脚功能描述
新型元器件 4. 2 硬件电路
根据系统的控制要求 ,选择 Intel 公司的 80C52 单片 机 ,他包括数字温度传感器的数据采集 、数据处理 、晶振复 位和温度显示电路 。 4. 3 软件设计
基于 DS18B20 数字温度传感器的软件设计采用 C51 编写程序 ,主要完成 DS18B20 的测量温度值计算及温度 值的显示功能 。其采用模块化设计 ,程序设计包括系统初 始化 、复位程序 、读取温度程序 、温度转换程序 、数码管显 示程序和延时程序 ,其总体流程图如图 3 所示 。
应用[J ] . 现代电子技术 ,2004 ,27 (22) :324 ,7. [5 ] Maxim Integrated ProductsDS18B20 Data Sheet [DB/ OL ].
http :/ / datasheetsmaxim ic. ccm/ en/ ds/ DS18B20. pdf ,2002.
(3) 利用发光二极管指示系统的工作状态 ,DS18B20 温度传感器内置温度上下限 ;
(4) 编写 C51 程序 ,完成单片机对温度数据的采集过 程以及与 DS18B20 数据传输过程的控制 。
4 系统设计
4. 1 系统分析 基于单片机系统的高精度数字温度计基本结构框图
如图 2 所示 。
图 2 数字温度计的基本结构框图 高精度数字温度计的主要功能模块分 3 类 : 输入控制 在一定要求下 ,采取一定形式的控制方式 实现温度计不同功能的转换 ,以及控制指令以一定方式传 送到单片机 。 L ED 数码显示 单片机将数字温度量发送到 L ED 显 示模块 ,并控制 L ED 显 示 模块 按 照一 定的 格 式显 示 的 功能 。 数据采集 单片机通过对 DS18B20 的读写操作 ,完 成对数据的存储和读取 ,从而实现单片机的存储单元数据 处理 。
作者简介 陈 明 男 ,1984 年出生 ,湖南人 ,硕士研究生 。主要研究方向为武器系统自动化 、智能化技术与应用 。 189
《现代电子技术》2008 年第 8 期总第 271 期
线 ,而让其他设备使用总线 。所有的单总线器件都要遵循 严格的通信协议 ,以保证数据的完整性 ,基本的通信过程 如下 : 主机通过拉低单总线至少 480 μs 产生 Tx 复位脉 冲 ;然后由主机释放总线 ,并进入 Rx 接收模式 。主机释放 总线时 ,会产生一由低电平跳变为高电平的上升沿 ;单总 线器件检测到该上升沿后 ,延时 15～60 μs ;单总线器件通 过拉低总线 60～240μs 产生应答脉冲 ;主机接收到从机的 应答脉冲后 ,说明有单总线器件在线 ,然后主机就可以开 始对从机进行 ROM 命令和功能命令操作 。
摘 要 :介绍单总线数字温度传感器 DS18B20 的基本原理 ,通过对 DS18B20 的特性 、内部结构以及单总线技术特点的 深入分析 ,以 Intel 公司的 80C52 单片机为平台开发高精度数字温度计 ,包括系统设计方案 、硬件组成 、软件编程 ,通过与传统 测温装置相比较 ,基于 DS18B20 的数字温度传感器具有结构简单 、测温精度高 、稳定可靠的优点 。
应用 ,2000 (6) :66268. [2] 李广弟. 单片机基础 [ M ]. 北京 :北京航空航天大学出版
社 ,2001. [ 3 ] 沙占友. 集成化智能温度传感器原理与应用 [ M ] . 北京 : 电
子工业出版社 ,2004 [ 4 ] 徐文进 ,张阿卜. 知Hale Waihona Puke Baidu温度传感器 DS18B20 在多路测湿中的
3 基于 DS18 B20 高精度数字温度传感器
基于 DS18B20 高精度数字温度传感器可以完成如下 的功能 :
(1) 采用采用 A T89S52 单片机和 DS18B20 温度传感 器通信 ,控制温度的采集过程和进行数据通信 ;
(2) 提供 DS18B20 的使用外围电路 、温度显示 L ED 电路以及 DS18B20 和单片机的通信接口电路 ;
图 3 总体流程图
5 结 语 基于 DS18B20 单总线技术的数字温度传感器以其线
路简单 、硬件开销少 、成本低廉 、软件设计简单优势有着无 可比拟的应用前景 ,能较好地解决传统测温装置普遍存在 的携带不便 、易损坏 、易受干扰等不足 ,可广泛的应用于工 业控制中的各种温度监控 。
参 考 文 献 [ 1 ] 金伟正. 单线数字温度传感器的原理与应用 [J ] . 电子技术
12 位进制数 ,可编程确定转换的位数 ; 测温分辨率为9 位 精度为 0. 5 ℃,12 位精度为 0. 062 5 ℃;转换时间 :9 位精 度为 93. 75 ms 、10 位 精 度 为 187. 5 ms 、12 位 精 度 为 750 ms ; 内 部 有 温 度 上 、下 限 告 警 设 置 。DS18B20 采 用 TO292封装模式 ,其引脚功能描述见表 1 。 1. 2 DS18B20 的内部结构
Keywords :DS18B20 ;temperat ure sensor ; single bus ;digital t hermo meter
目前 ,在工业控制的很多领域 ,温度监控普遍是利用 热敏电阻组成的测温电路 ,经过 A/ D 与 D/ A 转换后实现 测温 ,但是由于热敏电阻的不稳定性 ,导致测温易受外界 干扰 、且精度不高 。
C H EN Ming1 ,C H EN Ming2 ,Q IU Chaofan3
(1. Team 43 Department 5 ,Artillery Academy , Hefei ,230031 ,China ;2. Team 45 Department 5 ,Artillery Academy , Hefei ,230031 ,China ; 3. Artillery Academy , Hefei ,230031 ,China)
关键词 :DS18B20 ;温度传感器 ;单总线 ;数字温度计 中图分类号 : E911 , TP368. 1 文献标识码 :B 文章编号 :10042373X(2008) 082188202
Design and Realization of Digital Temperature Sensor Based on DS18 B20
Abstract : This text int roduces t he p rinciples of digital temperat ure senso r DS18B20 ,and deeply researches t he st ruct ure , sensor p roperties and single bus technique , taking 80C52 of Intel Company as t he platform developed high accuracy digital t hermometer ,including system design scheme , hardware co nstit ution , software p rogramming ,co mparing wit h t he t raditional , temperat ure measuremat device DS18B20 - based digital temperat ure senso r has t he advantages of simple st ruct ure ,high accu2 racy and dependable.