基于单片机的恒温控制系统

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。

DS18B20工作原理:

DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。

高温度系数晶振 计数器2 停止 =0 加1 =0 温度寄存器 斜率累加器 预置 低温度系数晶振 计数器 预置 比较 LSB 置位/清除

图2-2 DS18B20工作原理图 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

（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现

组网多点测温

（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，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

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（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃

（6）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℃，可实现高精度测温

（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多

在750ms内把温度值转换为数字，速度更快

（8）测量结果直接输出数字温度信号，以\一线总线\串行传送给CPU，同时可传

送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力

（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

DS18B20的外形和内部结构:

DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列如下图:

图2-3DS18B20外形

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图2-4 DS18B20外形及仿真结构图

DS18B20使用注意事项:

主机控制DS18B20完成温度转换时，在每一次读写之前，都要对DS18B20进行复位，而且该复位要求主CPU要将数据线下拉500μs，然后释放。DS18B20收到信号后将等待16～60μs左右，之后再发出60～240μs的低脉冲。主CPU收到此信号即表示复位成功。实际上，较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿。由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送方式，因此，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格地保证读写时序，否则，将无法正确读取测温结果。

对于在单总线上所挂DS18B20的数量问题，一般人们会误认为可以挂任意多个DS18B20，而在实际应用中并非如此。若单总线上所挂DS18B20超过8个时，则需要解决微处理器的总线驱动问题，因此，在进行蓄电池单体多点测温系统设计时该问题要加以注意。

连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆且其传输长度超过50 m时，读取的测温数据将发生错误。而将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150 m，如采用带屏蔽层且每米绞合次数更多的双绞线电缆，则正常通信距离还可以进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的，因此，在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题[7]。

在DS18B20测温程序设计中，当向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返同信号。这样，一旦某个DS18B20接触不好或断线，在程序读该DS18B20时就没有返回信号，从而使程序进入死循环。因此，在进行DS18B20硬件连

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接和软件设计时，应当给予足够的重视。 2.1.3 ADC转换器ADC0832

ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832 可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高[8][9]。

图2-5 ADC转换器ADC0832引脚图

2.1.4 LED显示结构

LED显示器是单片机应用系统中常用的输出器件。它由若干个发光二极管组成，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔划发亮。控制不同组合的发光二极管导通，就能显示各种字符。常用的LED显示器有7段和“米”字管之分，有共阴极和共阳极两种。共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。共阳极LED显示原理类似。

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