温度传感器工作原理.docx

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（24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

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.与单片机的连接方式^

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和信号线（DQ）之间接有一个4.7k的电阻。

由于每片DS18B20含有唯一的串行数据口，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的性能特点

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器。

与传统的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的编程实现9~12位的数字值读数方式。

DS18B20的性能

特点如下：

•独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信。

•多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，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

•用户可定义的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）的器件。

•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圭寸装，其内部结构框图★

64位ROM的位结构如图★♦。

开始8位是产品类型的编号；接着是每个器件的唯一序号，共有48位；最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用单线

进行通信的原因。

非易失性温度报警触发器TH

和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

MSBLSBMSB

LSBMSBLSB

DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的e2prom。

高速暂存RAM的结构为9字节的存储器，结构如图^。

前2字节包含测得的温度信息。

第3和4字节是TH和TL的拷贝，是易失的，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的数字转换分辨率，DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转化为相应精度的数值。

该字节各位的定义如图★，其中，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；R0和R1决定温度转化的精度位数，即用来设置分辨率，其定义方法见表★

高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。

第9字节是前面所有8字节的

CRC码可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。

当DS18B20接收到转化命令后，开始启动转化。

转化完成后的温度值就以16位的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0.0625C/LSB形式表示。

温度值格式如图^

图中，S表示符号位。

当S=0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转化为十

进制；当S=0时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制值。

DS18B20完成温度转化后，就把测得的温度

值与RAM中的TH、TL字节内容作比较，若T

>TH或TvTL,则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。

因

此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索

5DS18B20通信协议

在对DS18B20®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DS18B2C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旨令,最后发送RAM旨令，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500us，然后释放，DS18B20攵到信号后等待16〜60us，然后发出60〜240us的存在低脉冲，主CPU攵到此信号表示复位成功。

DS18B20的ROM旨令如表RAM指令

如表

表"ROM

指令表

指令

约定

代码

功能

温度变

化

44

H

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

0B

EH

读内部RAM中9字节的内容

写暂存

器

4EH

发出向内部RAM的3、4字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后是传送两字节的数据

复制暂存器

48H

将RAM中第3、4字节的内容

复制到e2prom中

重调

e2prom

0B8H

将e2prom中内容恢复到

RAM中的第3、4字节

读供电方式

0B4H

读DS18B20的供电模式。

寄生

供电时DS18B20发送0,外接电源供电DS18B20发送1

RAM

指令表

指令

约定

代码

功能

读

ROM

33H

读取DS18B20温度传感器

ROM中的编码（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的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的个数和识别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的芯片才能作出响应

6.使用注意事项

•因为硬件开销小，需要复杂的软件进行补偿，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的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时需加以注意。

•连接DS18B20电缆的长度超过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和地线，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的返回信号，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•温度数据的计算处理方法

从DS18B20读取出的二进制值必须先转化成十进制值，才能用于字符的显示。

DS18B20

的转换精度为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，温度寄存器里的值是以0.0625为步进的，即温度值为温度寄存器里的二进制值乘以0.0625,就是实际的十进制温度值。

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的关系，就是把二进制的高字节的低半字节和低字节的高半字节组成一个字节，这个字节的二进制值化为十进制值后，就是温度值的百、十、个位值，而剩下的低字节的低半字节化成十进制后，就是温度值的小数部分。

因为小数部分是半字节，所以二进制值范围是0~F，转化成十进制小数值就是0.0625的倍数（0~15倍）。

这样需要4位的数码管来显示小数部分。

实际应用不必有这么高的精度，采用一位数码管来显示小数，可以精确到0.1C。

表★♦就是二进制与十进制的近似对应关系表。

小数部分二进制与十进制的近似对应关系表

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

0

0

1

1

2

3

3

4

5

5

6

6

7

8

8

9

STR-36B的使用要点

1.STR-36B功能概述

CPU;核心

STR-36B无线收发模块是微功率、ISM全波段的无线通信模块。

该模块内置控制接收芯片外包金属屏敝外壳，保证了数据的可靠收发。

2.STR-36B的实物照片、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的B，RS-232的RxDDP（USB）

10

A（TxD）

RS-485的A,RS-232的TxDDN（USB）

性能参数:

调制频率

调频方式

标准型在315.00〜470MHz特殊型在2400〜2500MHz用户可选；

GFSK/MSK

稳频方式

取大发射功

率

PLL

+10dBm

灵敏度

工作电压

-118dBm

2.7--5.5V

接口数据格式

可靠通信距

离

发射功耗

接收功耗

8E1/8N1/8O1

800m（outdoor）

27mA

16mA

待机功耗

10uA

通信速率

用户接口方式

1.2kBit/s-300kBit/s用户可选；

TTL接口/RS232接口/RS485接口；

工作湿度

工作温度

10%~90相对湿度无冷凝

-40C~85°C

外形尺寸

43mmx20mmx5m不含天线）

3.STR-36B的无线唤醒功能

STR-36B无线发射模块在没有数据传输的情况下，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。

当模块的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的时间内，如果没有接收到串口发来的数据，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

的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。

微处理器向该模块的串口发1字节的数据可实现串口唤醒。

模块被唤醒后，若在3S的时间内没有收到串口发来的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的选择

天线的长度应取发射的1\4波长，当发射信号频率为433MHZ时，天线的最佳长度为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的问题

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。

•无线收发模块电路的电源设置

在实际应用中，STR-36B可与其他设备共用电源，但必须选择纹波系数小的电源，不建议使用开关电源。

另外，系统设备中若有其他设备，则需可靠接地。

液晶显示模块LCM1602

1.1602字符型LCM的特性

1内部具有字符发生器ROM（CGROM），即字符库。

可显示192个5X7点阵字符，如图★,由该字符库可看出LCM显示的数字和字母部分的代码值，恰好与ASCII码表中的数字和字母相同。

所以在显示数字和字母时，只需向LCM送人对应的ASCII码即可。

2模块内有64字节的自定义字符RAM（CGRA）用户可自定义8个5X7点阵字符。

3模块内有80字节的数据显示存储器（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

奇存器选择（1数据奇存器，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

DBG-

DB7

数据总线，二态

引£

号

脚

L

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

C删M中字符码写字宇符宇槿关系对照表

a

0001

001D

0011

01D0

43104

0110

0111

WQ0

1001

1010

1011

11DO

1101

111D

1111

jooaODOC

ffoTP^F

s>：

jq（OOC'1

niiniQiah

□I7ifl^la

xxxxOD12

WckaODH

xxxkOTOD

"^IBIRIbld

#|3|C|S|g|s|

*|4|D|T|d|t|

xm01Q1

K|5|E|U|e|u

」□亍曲xiiibifrrp■I才浙■!

归

xxxxOl10

aieiFiuiflui

JOXM0111

Bl

7|?

IQIUl9|w|

xxkxIDOj

xcxxIOOI

jtxxxlDlC

UIZ|j|z|

am二亘尹

tM&T

砒川尸

ranl-rx

xxjodOil

+l?

IK|[|k|<

*

wcxxItCZ

.KIL|¥|1II

xxxxHOI

壬inj励

nooclHO

也PG馬

引tl*0n

/|?

|OOoK

-uivi^r叵

rj^ntao^ptograiiLfan,eomhl&g.1iuLtettrso,nec

命令格式及功能说明

1.清屏指令

指令助能

拒令编码

/ns

RS

R/W

DB7

DB6

DB5

DB3

DB2

DB1

DBS

清屏

0

0

0

0

0

0

0

1

1-61*

功能：

＜1＞清除液晶显示器，即将DDRAM的内容全部填入"空白"的ASCII码20H

＜2＞光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方；＜3＞将地址计数器（AC）的值设为0。

2.光标归位指令

龄功能.

指令编码

/ms

RS

DB7

DB6

DB9

D83

DE2

DB1

DB0

光标归位

Q

0

0

9

Q

0

0

9

1

X

1

.64

功能：

＜1＞把光标撤回到显示器的左上方；

＜2＞把地址计数器（AC）的值设置为0;＜3＞保持DDRAI的内容不变。

3.进入模式设置指令

指令功能

指令编码

时间

/us

RS

DB7

0B6

DB4

DB3

DB2

DB卞

DB0

进入模式设置

0

0

0

0

1

I/D

S

功能：

设定每次定入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字付疋否移动。

4.显示开关控制指令

指令功能

指令编码

if

us

R/W

DB7

DB6

DB5

DB3

DB2

DB1

DOO

显示开关扌空制

EI

£1

0

0

1

D

C

B

40

功能：

控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁。

参数设定的情况

如下:

光标闪烁

仁光标不闪烁

5.设定显示屏或光标移动方向指令

指令功能

指令騙码

驕］

/vs

R/W

DB7

DD6

D&5

DB4

DB3

DB2

DM

DB0

0

9

&

0

1|

S/C

R/L

功能：

使光标移位或使整个显示屏幕移位。

参数设定的情况如下：

S/CR/L

设定情况

00

光标左移1格，且AC值减1

01

光标右移1格，且AC值加1

10

显示器上字符全部左移一格，但光标不动

11

显示器上字符全部右移一格，但光标不动

6.功能设定指令

扌旨令功能

挹令编码

/us

RS

R/W

DB7

DB6

DB9

DB3

l>B2

DE0

功能设定

0

0

1

DL

N

F

4D

参数设定的情况如下：

设置

0=数

1=数据总线为8位

0=

仁显示2行

0=5

1=5X10点阵/每字符

功能：

设定数据总线位数、显示的行数及字型

位名

DL

据总线为4位

N

显示1行

F

X7点阵/每字符

指令功能

扌昌令輪码

/Vs

R/W

DB7

DBA

DBS

DB4

DBS

DBN

DS1

DB0

设定CGRAM地址

0

©

g

1

CGRRN的地址W位）

40

功能：

设定下一个要存入数据的CGRA的地址。

8.设定DDRAI地址指令

指令功能

指令编铜

5

/

稿

US

ns

n/w

D87

DD6

DM

DBM

DBS

DD2

DBG

设定DfrilAM

地址

0

1

CGRAM的地址口位）

"0

功能：

设定下一个要存入数据的CGRAI的地址。

9.读取忙信号或AC地址指令

指令功能

指令鴿码

/vs

n/w

DB7

DB6

DE9

DB片

DB3

DBS

DM

DBO

渎蠶豔号

Q

1

FB

机内容（了位）

40

功能：

＜1＞读取忙碌信号BF的内容，BF-1表示液晶显示器忙，暂时无法接收单片机送来的数据或指令；当BF-O时，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令;＜2＞读取地址计数器（AC）的内容。

10.数据写入DDRAI或CGRAI指令一览

指令功能

J

&

/

US

RS

R/W

DB7

DB6

DBS

DBM

DBS

DB2

DB1

DBG

数据与入到

DDRAM或

CGRAM

1

要写入的数据刃~恥

功能：

＜1＞将字符码写入DDRAM以使液晶显示屏显示出相对应的字符；＜2＞将使用者自己设计的图形存入CGRAM

指令功能

指令騙码

执行

As

胎

DB7

DB6

DBS

DBS

DB2

DM

DBG

从CGR删或

数据

1

1

要读岀的数据叹~珂

40

AT89S51引脚图,AT89S51单片机引脚说明及管脚定义

Fl.0匚

1

□¥cc

Pl.1匚

2

33

3F00?

ADO

Pl..2匸

2

36

3POLMD1

Pl.9c

i

37

JPO2/AD2

Fl,4L

5

36

□FO.3/RD3

M0SI/F1.5匚

G

35

3PO4MD4

MIS0/P1..&E

T

94

3POS2ADS

SCK/f1,7L

E

恥

□FO.

nsrL

32

□FQ.T/ADT

EHD/P3.0E

10

31

HEfc/VPP

1匚

11

30

□iLLE/FRCit

IKIO/f3.21：

12

23

3FESH

INT1/P3.a匸

13

2S

3P27/A15

T0/F3.4c

t4

27

HP2.C/A14

TI/P3.5匚

15

3F2,3；A13

W&/P3.6匚

16

3F24/Al2

7r

17

3P2.SMli

mtsl

J72.2/A1Q

KULLr

n

12

HF2.1伽

EDIT匸

20

21

HP2

AT89S51引脚图1

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS驻单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、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位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：

40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的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，看门狗（WDT电路，片内时钟振荡器。

AT89S51引脚

图

此外，AT89S51设计和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勺数据，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和PLCC等三种封装

形式，以适应不同产品的需求。

主要功能特性：

•兼容MCS-51指令系统•4k可反复擦写（＞1000次）ISP

FlashROM

•32个双向I/O口

•2个16位可编程定时/计数器

•全双工UART串行中断口线

•2个外部中断源

•中断唤醒省电模式

•看门狗（WDT电路

•4.5-5.5V工作电压

•时钟频率0-33MHZ

•128x8bit内部RAM

•低功耗空闲和省电模式

•3级加密位

•软件设置空闲和省电功能

•灵活的ISP字节和分页编程

编辑本段主要性能特点

•双数据寄存器指针

1、4kBytesFlash片内程序存储器；

2、128bytes的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、看门狗（WDT）电路；

9、片内振荡器和时钟电路；

10、与MCS-51兼容；

11、全静态工作：

0Hz-33MHz