DS18B20温度传感器的温控系统
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DS18B20的工作原理DS18B20是一款数字温度传感器,它采用单总线接口进行通信,并且具有高精度、低功耗和可编程分辨率的特点。
在本文中,我将详细介绍DS18B20的工作原理,包括其硬件结构和通信协议。
1. 硬件结构DS18B20由温度传感器、控制逻辑和存储器组成。
温度传感器采用基于硅的温度传感器技术,能够测量环境温度并将其转换为数字信号。
控制逻辑负责控制传感器的工作模式和数据传输。
存储器用于存储温度传感器的惟一标识符和用户可编程的配置寄存器。
2. 工作原理DS18B20采用单总线接口进行通信,这意味着它只需要一个引脚来进行数据传输和控制。
传感器和主控设备之间的通信是通过发送和接收脉冲来实现的。
在通信开始之前,主控设备会发送复位脉冲,以确保传感器处于正确的工作状态。
接下来,主控设备发送指令给传感器,指令包括读取温度、写入配置等操作。
传感器根据指令执行相应的操作,并将结果发送回主控设备。
为了确保数据的准确性,DS18B20采用了一种叫做1-Wire协议的通信协议。
在这个协议中,数据是通过脉冲的持续时间来表示的。
逻辑“0”的脉冲持续时间较短,而逻辑“1”的脉冲持续时间较长。
主控设备和传感器之间的通信是通过发送和接收这些脉冲来实现的。
3. 数据传输DS18B20的数据传输包括三个阶段:复位、命令和数据。
在复位阶段,主控设备发送一个复位脉冲,以确保传感器处于正确的工作状态。
在命令阶段,主控设备发送指令给传感器。
指令包括读取温度、写入配置等操作。
传感器根据指令执行相应的操作,并将结果发送回主控设备。
在数据阶段,传感器将温度数据转换为数字信号,并通过单总线接口发送给主控设备。
主控设备接收到数据后,可以进行进一步的处理和显示。
4. 应用领域由于DS18B20具有高精度、低功耗和可编程分辨率的特点,它在许多领域得到了广泛应用。
在工业领域,DS18B20可用于温度监测和控制系统,如温度计、温度报警器等。
在农业领域,DS18B20可用于温室、畜牧场等环境温度的监测和控制。
DS18B20的工作原理DS18B20是一款数字温度传感器,具有高精度、低功耗、数字输出等特点。
它采用了独特的1-Wire接口技术,可以通过单一的数据线进行通信和供电,非常适合在各种环境中进行温度监测和控制。
DS18B20的工作原理如下:1. 温度测量原理:DS18B20利用半导体材料的温度特性来测量温度。
它内部集成为了一个温度传感器,该传感器基于温度对硅芯片内部电压的影响进行测量。
当温度升高时,硅芯片内部的电压也会随之变化,通过测量这个变化的电压,就可以得到温度的数值。
2. 1-Wire接口技术:DS18B20采用了独特的1-Wire接口技术,这意味着它只需要一根数据线进行通信和供电。
在通信过程中,DS18B20会将温度数据转换为数字信号,并通过数据线传输给主控设备。
同时,主控设备也可以通过数据线向DS18B20发送指令,控制其工作模式和参数设置。
3. 工作电源:DS18B20可以通过1-Wire接口从主控设备获取电源,也可以通过外部提供的电源进行供电。
当通过1-Wire接口供电时,DS18B20会从数据线上提取能量,并利用内部的电源管理电路进行稳定的工作。
这种设计使得DS18B20在低功耗模式下工作,非常适适合于电池供电的应用场景。
4. 温度精度和分辨率:DS18B20具有高精度的温度测量能力,可以达到±0.5℃的精度。
同时,它还可以根据需要进行温度分辨率的设置,可选的分辨率包括9位、10位、11位和12位。
分辨率越高,测量的温度范围越小,但精度也相应提高。
5. 多个DS18B20的连接:由于DS18B20采用了1-Wire接口技术,可以通过将多个DS18B20连接在同一条数据线上,实现多个温度传感器的同时测量。
每一个DS18B20都有一个惟一的64位ROM代码,通过这个代码可以区分不同的传感器。
主控设备可以通过发送指令来选择特定的传感器进行温度测量。
总结:DS18B20是一款采用1-Wire接口的数字温度传感器,具有高精度、低功耗、数字输出等特点。
数字温度传感器DS18B20的原理与应用1. 概述数字温度传感器DS18B20是一种广泛应用于工业控制、计算机温控等领域的传感器。
本文将介绍DS18B20的原理和应用,并对其工作原理、特点以及应用场景进行详细阐述。
2. DS18B20的工作原理DS18B20采用了数字式温度传感器技术,其工作原理基于温度对半导体材料电阻值的变化进行测量。
具体工作原理如下:1. DS18B20内部包含一个温度传感器、位移寄存器(DS)和一个多功能I/O口。
2. 温度传感器由多个晶体管组成,当温度发生变化时,晶体管的导电能力发生变化。
3. DS18B20通过I/O口与外部控制器进行通信,并将温度数据以数字形式传输。
3. DS18B20的特点DS18B20作为一种数字温度传感器,具有许多独特的特点,包括: - 高精度:DS18B20具有高精度的温度测量能力,精确到0.5°C。
- 数字输出:DS18B20通过数字信号输出温度数据,方便与其他数字设备进行连接与通信。
- 单总线接口:DS18B20采用了单总线接口通信,可以通过一根数据线与外部控制器进行连接,简化了接线工作。
- 可编程分辨率:DS18B20的分辨率可以通过配置进行调整,可以根据具体应用需求选择不同的分辨率。
4. DS18B20的应用场景DS18B20由于其特点和功能的优势,在许多领域得到了广泛应用,包括但不限于以下场景:4.1 工业控制DS18B20可以用于工业控制系统中,用于监测和控制温度。
例如,在生产线上使用DS18B20传感器实时监测设备温度,当温度超出设定范围时,及时采取控制措施,以保证生产过程的稳定性和安全性。
4.2 计算机温控DS18B20可以作为计算机温度监测的传感器,用于检测计算机主板、CPU和其他关键部件的温度。
通过DS18B20传感器的数据,可以实时监测计算机的温度状况,并进行相应的温度调控,以提高计算机的稳定性和使用寿命。
DS18B20的工作原理
DS18B20传感器使用一根三线总线与控制器进行通信。
这根总线上有
一个唯一的ROM代码,用于识别DS18B20传感器。
控制器可以通过总线向
传感器发送指令,以获取温度值。
传感器可采用独立供电,也可以从总线
上获取便携供电,传输数据使用可调制频率脉冲编码技术。
传感器测量温度时,先将一定时间的电流通过温度传感器,根据材料
特性,温度传感器的电阻值与温度成正比。
然后,通过电阻测量,测量传
感器两端的电压,并利用该电压计算出温度值。
传感器将通过总线向控制器发送温度值,由模数转换器将电阻值转换
为数字形式。
控制器接收到数字温度值后,可以进一步将其转换为实际温
度值,并进行相应的处理和显示。
DS18B20传感器具有很高的精度和稳定性。
它的温度测量范围广,通
常为-55到+125摄氏度。
传感器的精度可以达到0.5摄氏度,分辨率为
12位。
此外,DS18B20传感器还具有多种应用接口和配置选项,以满足不
同的应用需求。
总结来说,DS18B20传感器的工作原理是利用半导体材料的电阻随温
度变化而变化的特性,通过测量电阻值来推断温度。
它通过总线与控制器
进行通信,并使用模数转换器将测量到的电阻值转换为数字形式的温度值。
传感器具有高精度、稳定性和灵活性的特点,广泛应用于各种温度测量领域。
DS18B20的工作原理DS18B20是一种数字温度传感器,广泛应用于各种温度测量和控制系统中。
它采用一线式总线通信协议,具有高精度、低功耗和可靠性高等特点。
下面将详细介绍DS18B20的工作原理。
1. 传感器结构DS18B20由温度传感器、数字转换器和总线控制电路组成。
温度传感器采用微处理器技术,内部集成为了温度传感器、模数转换器和数字信号处理电路。
总线控制电路负责与主控设备进行通信,并提供传感器的供电。
2. 温度测量原理DS18B20采用基于半导体的温度传感器,利用温度对半导体材料电阻值的影响来测量温度。
具体来说,DS18B20内部有一个温度传感器,该传感器由一对电阻组成,其中一个电阻是一个恒流源,另一个电阻是一个PTAT(Proportional to Absolute Temperature)电阻。
当温度升高时,PTAT电阻的电阻值也会升高,而恒流源电阻的电阻值保持不变。
通过测量这两个电阻之间的电压差,可以计算出温度值。
DS18B20的内部电路会将这个电压差转换为数字信号,然后通过总线传输给主控设备。
3. 一线式总线通信协议DS18B20采用一线式总线通信协议进行与主控设备的通信。
这种通信方式只需要一根信号线,可以同时传输数据和供电。
主控设备通过发送特定的命令和参数来读取传感器的温度值。
在通信过程中,主控设备会发送复位脉冲,然后传感器会发送存在脉冲作为应答。
接着,主控设备发送读取温度命令,传感器会将温度值转换为数字信号,并通过总线传输给主控设备。
主控设备通过读取总线上的数字信号来获取温度值。
4. 精度和分辨率DS18B20具有高精度和可调节的分辨率。
其温度测量精度可以达到±0.5℃,分辨率可以调节为9位、10位、11位或者12位。
分辨率越高,温度测量的精度越高,但传输的数据量也越大。
5. 供电方式DS18B20可以通过总线路线从主控设备获取供电,也可以通过外部供电。
当通过总线供电时,传感器会利用总线上的电能进行工作;当通过外部供电时,传感器可以提供更大的测量范围和更快的响应速度。
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温度控制系统摘要 : 随着微机测量和控制技术的迅速开展与广泛应用,以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。
本设计论述了一种以STC89C52单片机为主控制单元,以 DS18B20为温度传感器的温度控制系统。
该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。
系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。
硬件电路主要包括STC89C52单片机最小系统,测温电路、实时时钟电路、 LCD 液晶显示电路以及通讯模块电路等。
系统程序主要包括主程序,读出温度子程序,计算温度子程序、 LCD 显示程序以及数据存储程序等。
关键词:STC89C52, DS18B20,LCDAbstract:Along with the computer measurement and control technology of the rapid development and wide application,based on singlechip temperature gathering and control system development and application greatly improve the production of temperature in life level of control. This design STC89C52 describes a kind ofmainly by MCU control unit, for temperature sensor DS18B20 temperature control system. The control system can real-time storage temperature data and recordrelated to the current time. System design related hardware circuit and related applications. STC89C52 microcontroller hardware circuit include temperaturedetection circuit smallest system, and real-time clock circuit, LCD displaycircuit, communication module circuit, etc. System programming mainly includemain program,read temperature subroutine,the calculation of temperature subroutines, LCD display procedures and data storage procedures, etc.Keywords: STC89C52, DS18B20,LCD目录1前言 (1)2总体方案设计 (2)方案设计 (2)方案论证 (3)方案选择 (3)3单元模块的设计 (4)单片机模块 . (4)18B20 温度模块 (5)显示器模块 . (6)4软件设计 (7)系统总框图 (7)温度采集子程序 (8)5系统功能与调试方法介绍 (9)系统功能 (9)系统指标 (9)系统调试 (9)6参考文献 (10)附录 1:相关设计图 (11)附录 2:元器件清单 (13)附录 3:源程序 (14)1前言工业控制是计算机的一个重要应用领域,计算机控制系统正是为了适应这一领域的需要而开展起来的一门专业技术,它主要研究如何将计算机技术、通过信息技术和自动控制理论应用于工业生产过程,并设计出所需要的计算机控制系统。
单总线温度传感器DS18B20简介DS18B20是DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器,它具有微型化、低功耗、高性能、搞干扰能力强、易配处理器等优点,特别适用于构成多点温度测控系统,可直接将温度转化成串行数字信号(提供9位二进制数字)给单片机处理,且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。
它具有3引脚TO-92小体积封装形式,温度测量范围为-55℃~+125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出,其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生,多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。
以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。
DS18B20外形及引脚说明外形及引脚如图2所示:图2 管脚排列图在TO-92和SO-8的封装中引脚有所不同,具体差别请查阅PDF手册,在TO-92封装中引脚分配如下:1(GND):地2(DQ):单线运用的数据输入输出引脚3(VDD):可选的电源引脚DS18B20工作过程及时序DS18B20内部的低温度系数振荡器是一个振荡频率随温度变化很小的振荡器,为计数器1提供一频率稳定的计数脉冲。
高温度系数振荡器是一个振荡频率对温度很敏感的振荡器,为计数器2提供一个频率随温度变化的计数脉冲。
初始时,温度寄存器被预置成-55℃,每当计数器1从预置数开始减计数到0时,温度寄存器中寄存的温度值就增加1℃,这个过程重复进行,直到计数器2计数到0时便停止。
初始时,计数器1预置的是与-55℃相对应的一个预置值。
以后计数器1每一个循环的预置数都由斜率累加器提供。
为了补偿振荡器温度特性的非线性性,斜率累加器提供的预置数也随温度相应变化。
计数器1的预置数也就是在给定温度处使温度寄存器寄存值增加1℃计数器所需要的计数个数。
DS18B20温度传感器的控制方法DS18B20的初始化:(1)先将数据线置高电平“1”。
(2)延时(该时间要求的不是很严格,但是尽可能的短一点)(3)数据线拉到低电平“0”。
(4)延时750微秒(该时间的时间范围可以从480到960微秒)。
(5)数据线拉到高电平“1”。
(6)延时等待(如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。
据该状态可以来确定它的存在,但是应注意不能无限的进行等待,不然会使程序进入死循环,所以要进行超时控制)。
(7)若CPU读到了数据线上的低电平“0”后,还要做延时,其延时的时间从发出的高电平算起(第(5)步的时间算起)最少要480微秒。
(8)将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。
DS18B20的写操作:(1)数据线先置低电平“0”。
(2)延时确定的时间为15微秒。
(3)按从低位到高位的顺序发送字节(一次只发送一位)。
(4)延时时间为45微秒。
(5)将数据线拉到高电平。
(6)重复上(1)到(6)的操作直到所有的字节全部发送完为止。
(7)最后将数据线拉高。
DS18B20的读操作:(1)将数据线拉高“1”。
(2)延时2微秒。
(3)将数据线拉低“0”。
(4)延时15微秒。
(5)将数据线拉高“1”。
(6)延时15微秒。
(7)读数据线的状态得到1个状态位,并进行数据处理。
(8)延时30微秒。
根据DS18B20的通讯协议,主机(单片机)控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位操作,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。
复位要求主CPU将数据线下拉500微秒,然后释放,当DS18B20收到信号后等待16~60微秒左右,后发出60~240微秒的存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。
表2 ROM指令表指令约定代码功能读ROM 33H 读DS1820温度传感器ROM中的编码(即64位地址)符合ROM 55H 发出此命令之后,接着发出64 位ROM 编码,访问单总线上与该编码相对应的DS1820 使之作出响应,为下一步对该DS1820 的读写作准备。