毕业设计论文-温度控制 - 图文

温度测控系统设计

图3.4 DS18B20温度传感器

3.2.1 DS18B20的特点

DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。具有的特点有：

（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双向通讯。

（3）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。

（4） 温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。

（5） 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[7]。

3.2.2 DS18B20的内部结构

DS18B20采用TO-92小体积封装，其内部结构框图如图3.5所示。

图3.5 DS18B20内部结构框图

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64-BIT ROM的位结构如图3.6所示。开始8位是产品类型的编号；接着是每个器件的唯一的序号，共有48位；最后8位是前面56位的CRC检验码。

图3.6 64位ROM的位结构图

SCRATCHPAD高速暂存RAM的结构为9字节的存储器，RAM中配置寄存器结构如图3.7所示。配置寄存器的低5位一直为1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，在DS18B20出厂时，该位被设置为0，用户不要去改动；R1和R0决定温度转换的精度位数，即用来设置分辨率，其定义方法见表3.3。

图3.7 配置寄存器

表3.3 DS18B20分辨率的定义和规定

R1 0 0 1 1 R0 0 1 0 1 分辨率/位 9 10 11 12 温度最大 转换时间/ms 93.75 187.5 375 750 由表3.3可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且它的分辨率越高，温度数据转换时间就越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。

3.2.3 引脚介绍

TO－92封装的DS18B20的引脚排列见图3.8，其引脚功能描述见表3.4。

图3.8（底视图）

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表3.4 DS18B20详细引脚功能描述

序号 1 2 3 名称 GND DQ VDD 地信号 引脚功能描述 数据输入/输出引脚。当在寄生电源下，也可向器件提供电源。 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 3.2.4 温度数据格式

当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存RAM的第1、2字节中。

单片机可以通过单线接口读出该数据。读数据时，低位在先，高位在后，数据格式以0.0625°C/LSB形式表示，其中 S 为符号位。温度值格式如图3.9所示：

图3.9 DS18B20的数据格式

3.2.5 DS18B20与单片机的通信电路

为了使测得的温度更准确，在本系统中采用了温度传感器DS18B20来获取当前温度，而DS18B20是采用单总线总线进行通信的，如图3.10所示，单片机使用P3.7端口与DS18B20的数据通讯端口相连接，并通过软件实现P3.7控制DS18B20的读和写。

3.3 温度显示单元

本部分电路主要功能是将温度传感器采集来温度值的经过单片机处理后转化为十进制的温度数据，实时显示在LCD1602显示屏上，实现系统的监视功能。为直观的观察到直流风扇的控制效果，也在LCD上显示该温度数据对应的PWM占空比。

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图3.10 DS18B20与单片机连接

3.3.1 LCD1602介绍

LCD1602是工业字符型液晶，能够同时显示16x2即（16列2行）32个字符。 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，外观如图3.11所示。

[8]

图3.11 LCD1602

3.3.2 主要技术参数

LCD1602的主要技术参数有：

显示容量: 1 6 X 2 个字符(STN型)

工作电压: 4.8 ～5.2V （最佳电压5.0 V） 工作电流: 2.0 m A ( 5.0 V ) 工作温度: 0 ～50℃

字符尺寸: 4.95X7.95(WXH)mm

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