温度传感器工作原理.docx
- 文档编号:10693308
- 上传时间:2023-02-22
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:163.37KB
温度传感器工作原理.docx
《温度传感器工作原理.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《温度传感器工作原理.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
温度传感器工作原理
温度传感器工作原理
1、引脚★
●GND接地。
●DQ为数字信号输入\输出端。
●VDD为外接电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)
2、与单片机得连接方式★
单线数字温度传感器DS18B20与单片机连接电路非常简单,引脚1接地(GND),引脚3(VCC)接电源+5V,引脚2(DQ)接单片机输入\输出一个端口,电压+5V与信号线(DQ)之间接有一个4、7k得电阻。
由于每片DS18B20含有唯一得串行数据口,所以在一条总线上可以挂接多个DS18B20芯片。
外部供电方式单点测温电路如图★
外部供电方式多点测温电路如图★
3、DS18B20得性能特点
DS18B20温度传感器就是美国DALLAS半导体公司最新推出得一种改进型智能温度传感器。
与传统得热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单得编程实现9~12位得数字值读数方式.DS18B20得性能特点如下:
●独特得单线接口仅需要一个端口引脚进行通信.
●多个DS18B20可以并联在唯一得三线上,实现多点组网功能。
●不需要外部器件。
●在寄生电源方式下可由数据线供电,电压范围为3、0~5、5V。
●零待机功耗。
●温度以9~12位数字量读出
●用户可定义得非易失性温度报警设置。
●报警搜索命令识别并标识超过程序限定温度(温度报警条件)得器件.
●负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,只就是不能正常工作。
4、内部结构
、DS18B20采用3脚PR—35封装或8脚SOIC封装,其内部结构框图★
64位ROM得位结构如图★◆.开始8位就是产品类型得编号;接着就是每个器件得唯一序号,共有48位;最后8位就是前面56位得CRC检验码,这也就是多个DS18B20可以采用单线进行通信得原因。
非易失性温度报警触发器TH与TL,可通过软件写入用户报警上下限数据。
8位检验CRC
48位序列号
8位工厂代码
MSB LSB MSB LSB MSB LSB
DS18B20温度传感器得内部存储器还包括一个高速暂存RAM与一个非易失性得可电擦除得E2PROM。
高速暂存RAM得结构为9字节得存储器,结构如图★。
前2字节包含测得得温度信息。
第3与4字节就是TH与TL得拷贝,就是易失得,每次上电复位时被刷新。
第5字节为配置寄存器,其内容用于确定温度值得数字转换分辨率,DS18B20工作时按此寄存器中得分辨率将温度转化为相应精度得数值.该字节各位得定义如图★,其中,低5位一直为1;TM就是测试模式位,用于设置DS18B20在工作模式还就是在测试模式,在DS18B20出厂时,该位被设置为0,用户不要去改动;R0与R1决定温度转化得精度位数,即用来设置分辨率,其定义方法见表★
高速暂存RAM得第6、7、8字节保留未用,表现为全逻辑1。
第9字节就是前面所有8字节得CRC码可用来检验数据,从而保证通信数据得正确性。
当DS18B20接收到转化命令后,开始启动转化.转化完成后得温度值就以16位得带符号扩展得二进制补码形式存储在高速暂存RAM得第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℃/LSB形式表示。
温度值格式如图★
图中,S表示符号位。
当S=0时,表示测得得温度值为正值,可以直接将二进制位转化为十进制;当S=0时,表示测得得温度值为负值,要先将补码变成原码,再计算十进制值。
DS18B20完成温度转化后,就把测得得温度值与RAM中得TH、TL字节内容作比较,若T>TH或T 5DS18B20通信协议 在对DS18B20进行读写编程时,必须严格保证读写时序,否则将无法读取温度结果。 根据DS18B20通信协议,主机控制DS18B20完成温度转化必须经过3个步骤: 每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,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进行预定得操作。 复位要求主CPU将数据线下拉500us,然后释放,DS18B20收到信号后等待16~60us,然后发出60~240us得存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。 DS18B20得ROM指令如表★◆,RAM指令如表★◆ 表★◆ ROM指令表 指令 约定代码 功 能 温度变化 44H 启动DS18B20进行温度转换,12位转换时最长为750ms(9位为93、75ms),结果存入内部9字节RAM中 读暂存器 0BEH 读内部RAM中9字节得内容 写暂存器 4EH 发出向内部RAM得3、4字节写上、下限温度数据命令,紧跟该命令之后就是传送两字节得数据 复制暂存器 48H 将RAM中第3、4字节得内容复制到E2PROM中 重调E2PROM 0B8H 将E2PROM中内容恢复到RAM中得第3、4字节 读供电方式 0B4H 读DS18B20得供电模式。 寄生供电时DS18B20发送0,外接电源供电DS18B20发送1 表★◆ RAM指令表 指 令 约定代码 功 能 读ROM 33H 读取DS18B20温度传感器ROM中得编码(即64位地址) 符合ROM 55H 发出命令之后,接着发出64位ROM编码,访问单总线上与该编码对应得DS18B20,使之作出响应,为下一步对该DS18B20读写作准备 搜索ROM 0F0H 用于确定挂接在同一总线上DS18B20得个数与识别64位ROM地址,为操作各器件作好准备 跳过ROM 0CCH 跳过ROM工作 报警搜索命令 0ECH 执行后只有温度超过设定值上限或下限得芯片才能作出响应 6、使用注意事项 ●因为硬件开销小,需要复杂得软件进行补偿,由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送,因此,在对DS18B20进行读写编程时必须严格保证读写时序,否则将无法读取测温结果。 ●当单总线上所挂DS18B20超过8个时,就需要解决微处理器得总线驱动问题,这一点在进行多点测温系统设计时需加以注意. ●连接DS18B20电缆得长度超过50m时,最好采用屏蔽4芯双绞线,其中一对为接地线与信号线,另一组接VCC与地线,屏蔽层在源端单点接地,正常通信距离可达150m. ●在DS18B20测温程序中,向DS18B20发出温度转换时总要等到DS18B20得返回信号,一旦某个DS18B20接触不好或断线当程序读该DS18B20时,将没有返回信号,程序进入死循环。 7。 温度数据得计算处理方法 从DS18B20读取出得二进制值必须先转化成十进制值,才能用于字符得显示.DS18B20得转换精度为9~12位可选,为了提高精度采用12位。 在采用12位转换精度时,温度寄存器里得值就是以0、0625为步进得,即温度值为温度寄存器里得二进制值乘以0、0625,就就是实际得十进制温度值. 通过列举观察可以发现,一个十进制值与二进制值间有很明显得关系,就就是把二进制得高字节得低半字节与低字节得高半字节组成一个字节,这个字节得二进制值化为十进制值后,就就是温度值得百、十、个位值,而剩下得低字节得低半字节化成十进制后,就就是温度值得小数部分。 因为小数部分就是半字节,所以二进制值范围就是0~F,转化成十进制小数值就就是0、0625得倍数(0~15倍).这样需要4位得数码管来显示小数部分。 实际应用不必有这么高得精度,采用一位数码管来显示小数,可以精确到0、1℃。 表★◆就就是二进制与十进制得近似对应关系表。 小数部分二进制与十进制得近似对应关系表 小数部分二进制值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 十进制值 6 7 8 8 9 STR-36B得使用要点 1、STR-36B功能概述 STR—36B无线收发模块就是微功率、ISM全波段得无线通信模块。 该模块内置控制CPU;核心接收芯片外包金属屏蔽外壳,保证了数据得可靠收发. 2、STR-36B得实物照片、引脚及功能 STR-36型引脚接口方式,为标准10针DIP连接 Pin 引脚名称 功能 说明 1 GND 电源地 接电源地 2 VDD 电源输入 +2、7---5、5VDC 3 TDB 用户备用接口 可接用户设备ADC,I/O口,作为功能扩展使用;可不接 4 TDB 用户备用接口 可接用户设备ADC,I/O口,作为功能扩展使用;可不接 5 RESET 复位脚 低电平有效,>15ms 6 TxD/TTL 串行数据发射端 TTL(RxD) 7 RxD/TTL 串行数据接收端 TTL(TxD) 8 WakeUP 无线唤醒 (输出)无线信号唤醒用户设备,高电平唤醒; 9 B(RxD) RS-485得B,RS-232得RxDDP(USB) 10 A(TxD) RS-485得A,RS-232得TxDDN(USB) 性能参数: 型号 STR-36型 调制频率 标准型在 315、00~470MHz,特殊型在2400~2500MHz用户可选; 调频方式 GFSK/MSK 功能 双向发射/接收(半双工) 稳频方式 PLL 最大发射功率 +10dBm 灵敏度 -118dBm 工作电压 2、7--5、5V 接口数据格式 8E1/8N1/8O1 可靠通信距离 800m(outdoor) 发射功耗 27mA 接收功耗 16mA 待机功耗 10uA 通信速率 1、2kBit/s-300kBit/s用户可选; 用户接口方式 TTL接口/RS232接口/RS485接口; 工作湿度 10%~90%相对湿度无冷凝 工作温度 -40℃~85℃ 外形尺寸 43mmx20mmx5mm(不含天线) 3、STR-36B得无线唤醒功能 STR-36B无线发射模块在没有数据传输得情况下,若没有设置无线唤醒功能,则无线模块一直保持发射或接收数据状态;若设置无线唤醒功能,则无线模块进入休眠状态. 当模块得WKEN引脚接低电平时,模块工作在无线唤醒模式下。 模块上电复位后,处于接收状态,在持续3S得时间内,如果没有接收到串口发来得数据,或没有收到有效数据,则模块进入休眠状态。 在休眠过程中,如果收到串口发来得唤醒信号或无线唤醒信号,则被唤醒,同时WKUP引脚输出一个低电平脉冲信号.微处理器向该模块得串口发1字节得数据可实现串口唤醒.模块被唤醒后,若在3S得时间内没有收到串口发来得唤醒信号或无线唤醒信号,模块又进入休眠状态。 4、STR—36B无线模块硬件电路设计 ●无线收发模块电路天线得选择 天线得长度应取发射得1\4波长,当发射信号频率为433MHZ时,天线得最佳长度为18cm。 为匹配,这里选择SANT307天线. ●无线收发模块电路布局需要注意得问题 无线收发模块应该安装在电路板边缘,离开周围器件5mm以上,以免受分布参数影响而停震。 ●无线收发模块电路得电源设置 在实际应用中,STR—36B可与其她设备共用电源,但必须选择纹波系数小得电源,不建议使用开关电源。 另外,系统设备中若有其她设备,则需可靠接地。 液晶显示模块LCM1602 1、1602字符型LCM得特性 内部具有字符发生器ROM(CGROM),即字符库.可显示192个5×7点阵字符,如图★,由该字符库可瞧出LCM显示得数字与字母部分得代码值,恰好与ASCII码表中得数字与字母相同。 所以在显示数字与字母时,只需向LCM送人对应得ASCII码即可。 模块内有64字节得自定义字符RAM(CGRAM)用户可自定义8个5×7点阵字符。 ③模块内有80字节得数据显示存储器(DDRAM) LCM引脚 引脚号 符号 引脚功能 1 GND 电源地 2 VDD +5V逻辑电源 3 VEE 液晶驱动电源 4 RS 寄存器选择(1—数据寄存器,0—命令\状态寄存器) 5 R\W 读\写操作选择 6 E 使能(下降沿触发) 7~14 DB0~DB7 数据总线,三态 引脚号 符号 引脚功能 15 E1 背光电源,通常为+5V,并串联一个电位器,调节背光亮度 16 E2 背光电源地 命令格式及功能说明 1、清屏指令 功能: 〈1〉 清除液晶显示器,即将DDRAM得内容全部填入"空白"得ASCII码20H;ﻫ <2〉 光标归位,即将光标撤回液晶显示屏得左上方; <3〉将地址计数器(AC)得值设为0. 2、光标归位指令 功能: 〈1>把光标撤回到显示器得左上方;ﻫ <2〉把地址计数器(AC)得值设置为0;ﻫ 〈3>保持DDRAM得内容不变. 3、进入模式设置指令 功能: 设定每次定入1位数据后光标得移位方向,并且设定每次写入得一个字符就是否移动。 4、显示开关控制指令 功能: 控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标就是否闪烁。 参数设定得情况如下: 位名 设置ﻫ D 0=显示功能关 1=显示功能开ﻫ C 0=无光标 1=有光标 B 0=光标闪烁 1=光标不闪烁 ﻫ5、设定显示屏或光标移动方向指令 功能: 使光标移位或使整个显示屏幕移位。 参数设定得情况如下: ﻫ S/C R/L 设定情况 0 0 光标左移1格,且AC值减1ﻫ 0 1 光标右移1格,且AC值加1 1 0 显示器上字符全部左移一格,但光标不动ﻫ 1 1 显示器上字符全部右移一格,但光标不动 ﻫ6、功能设定指令 功能: 设定数据总线位数、显示得行数及字型.参数设定得情况如下: ﻫ 位名 设置 DL 0=数据总线为4位 1=数据总线为8位ﻫ N 0=显示1行 1=显示2行ﻫ F 0=5×7点阵/每字符 1=5×10点阵/每字符 ﻫ7、设定CGRAM地址指令 功能: 设定下一个要存入数据得CGRAM得地址。 8、设定DDRAM地址指令ﻫ 功能: 设定下一个要存入数据得CGRAM得地址。 9、读取忙信号或AC地址指令 功能: 〈1〉读取忙碌信号BF得内容,BF=1表示液晶显示器忙,暂时无法接收单片机送来得数据或指令;当BF=0时,液晶显示器可以接收单片机送来得数据或指令;〈2〉 读取地址计数器(AC)得内容。 10、数据写入DDRAM或CGRAM指令一览 功能: <1>将字符码写入DDRAM,以使液晶显示屏显示出相对应得字符;ﻫ 〈2〉将使用者自己设计得图形存入CGRAM. 11、从CGRAM或DDRAM读出数据得指令一览 AT89S51引脚图,AT89S51单片机引脚说明及管脚定义 AT89S51引脚图 1 AT89S51就是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP(In—system programmable)得可反复擦写1000次得Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司得高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器与ISPFlash存储单元,功能强大得微型计算机得AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比得解决方案。 AT89S51具有如下特点: 40个引脚,4kBytesFlash片内程序存储器,128 bytes得随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,瞧门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。 AT89S51引脚图ﻫ 此外,AT89S51设计与配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。 空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM得数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。 同时该芯片还具有PDIP、TQFP与PLCC等三种封装形式,以适应不同产品得需求。 主要功能特性: ﻫ ·兼容MCS-51指令系统 ·4k可反复擦写(〉1000次)ISPFlashROMﻫ · 32个双向I/O口 · 4、5—5、5V工作电压ﻫ ·2个16位可编程定时/计数器 ·时钟频率0-33MHzﻫ ·全双工UART串行中断口线 ·128x8bit内部RAMﻫ ·2个外部中断源 ·低功耗空闲与省电模式ﻫ ·中断唤醒省电模式 · 3级加密位 ·瞧门狗(WDT)电路 ·软件设置空闲与省电功能 ·灵活得ISP字节与分页编程 ·双数据寄存器指针 编辑本段主要性能特点 1、4kBytesFlash片内程序存储器; 2、128bytes得随机存取数据存储器(RAM); 3、32个外部双向输入/输出(I/O)口; 4、5个中断优先级、2层中断嵌套中断; 5、6个中断源; 6、2个16位可编程定时器/计数器; 7、2个全双工串行通信口; 8、瞧门狗(WDT)电路; 9、片内振荡器与时钟电路; 10、与MCS—51兼容; 11、全静态工作: 0Hz-33MHz; 12、三级程序存储器保密锁定; 13、可编程串行通道; 14、低功耗得闲置与掉电模式. 管脚说明 VCC: 电源电压输入端。 GND: 电源地。 P0口: P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。 当P1口得管脚第一次写1时,被定义为高阻输入.P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址得第八位。 在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。 P1口: P1口就是一个内部提供上拉电阻得8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。 P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这就是由于内部上拉得缘故.在FLASH编程与校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口: P2口为一个内部上拉电阻得8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1"时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。 并因此作为输入时,P2口得管脚被外部拉低,将输出电流。 这就是由于内部上拉得缘故。 P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址得高八位.在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器得内容。 P2口在FLASH编程与校验时接收高八位地址信号与控制信号。 P3口: P3口管脚就是8个带内部上拉电阻得双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。 当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。 作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这就是由于上拉得缘故.P3口除了作为普通I/O口,还有第二功能: P3、0 RXD(串行输入口) P3、1TXD(串行输出口) P3、2/INT0(外部中断0) P3、3/INT1(外部中断1) P3、4T0(T0定时器得外部计数输入) P3、5T1(T1定时器得外部计数输入) P3、6/WR(外部数据存储器得写选通) P3、7/RD(外部数据存储器得读选通) P3口同时为闪烁编程与编程校验接收一些控制信号. I/O口作为输入口时有两种工作方式,即所谓得读端口与读引脚。 读端口时实际上并不从外部读入数据,而就是把端口锁存器得内容读入到内部总线,经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。 只有读端口时才真正地把外部得数据读入到内部总线。 89C51得P0、P1、P2、P3口作为输入时都就是准双向口.除了P1口外P0、P2、P3口都还有其她得功能。 RST: 复位输入端,高电平有效。 当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期得高电平时间. ALE/PROG: 地址锁存允许/编程脉冲信号端。 当访问外部存储器时,地址锁存允许得输出电平用于锁存地址得低位字节。 在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。 在平时,ALE端以不变得频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率得1/6。 因此它可用作对外部输出得脉冲或用于定时目得.然而要注意得就是: 每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。 如想禁止ALE得输出可在SFR8EH地址上置0。 此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令就是ALE才起作用。 另外,该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。 PSEN: 外部程序存储器得选通信号,低电平有效。 在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。 但在访问外部数据存储器时,这两次有效得/PSEN信号将不出现。 EA/VPP: 外部程序存储器访问允许。 当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H—FFFFH),不管就是否有内部程序存储器。 注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。 在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。 XTAL1: 片内振荡器反相放大器与时钟发生器得输入端。 XTAL2: 片内振荡器反相放大器得输出端。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 温度传感器 工作 原理