基于单片机的数字温度计设计论文(3)

2019-01-12 13:01

同时P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

●RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

●ALE / PROG :当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在

FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是: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的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令时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:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间,每个机器周期PSEN两次

有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的PSEN信号将不出现。

●EA/VPP:当EA保持低电平时,访问外部ROM;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,访问内部ROM。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。

●XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 ●XTAL2:来自反向振荡器的输出。

(二)、温度传感器的选择

由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,需要比较多的外部元件支持,且硬件电路复杂,制作成本相对较高。这里采用DALLAS公司的数字温度传感器DS18B20作为测温元件。

1、 DS18B20 简单介绍:

DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”,其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。温度测量范围为-55~+125 摄氏度,可编程为9位~12 位转换精度,测温分辨率可达0.0625摄氏度,分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM

中,掉电后依然保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可以在远端引入,也可以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诸多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。因此用它来组成一个测温系统,具有线路简单,在一根通信线,可以挂很多这样的数字温度计,十分方便。

DS18B20 的性能特点如下:

●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

●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 ●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

●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 ●温范围-55℃~+125℃,在-10~+85℃时精度为±0.5℃ ●零待机功耗

●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

●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 ●用户可定义报警设置

●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件

●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

●负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作 以上特点使DS18B20非常适用与多点、远距离温度检测系统。

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的管脚排列、各种封装形式如图 4.2 所示,DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下,也可以向器件提供电源;GND为地信号;VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时,此引脚必须接地。其电路图 4.3所示.。

图 4.2 外部封装形式 图4.3 传感器电路图

2、 DS18B20 使用中的注意事项

DS18B20 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点,但在实际应用中也应注意以下几方面的问题:

●DS18B20 从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间,这是必须保证的,不然会出现转换错误的现象,使温度输出总是显示85。

●在实际使用中发现,应使电源电压保持在5V 左右,若电源电压过低,会使所测得的温度精度降低。

●较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿,由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送,因此,在对DS1820进行读写编程时,必须严格的保证读写时序,否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时,对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。 ●在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20 数量问题,容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20,在实际应用中并非如此,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要加以注意。

●在DS18B20测温程序设计中,向DS18B20 发出温度转换命令后,程序总要等待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,这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。

3、 DS18B20 内部结构

图为DS1820的内部框图,它主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器(内含便笺式RAM),用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码(CRC)发生器等七部分。

DS18B20采用3脚PR-35 封装或8脚SOIC封装,其内部结构框图如图 4.4所示

图 4.4 DS18B20内部结构框图

64 b闪速ROM的结构如下:?

开始8位是产品类型的编号,接着是每个器件的惟一的序号,共有48 位,最后8位是前面56 位的CRC 检验码,这也是多个DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH和TL,可通过软件写入户报警上下限。主机操作ROM的命令有五种,如表所列

指 令 读ROM(33H) 匹配ROM(55H) 跳过ROM(CCH) 搜ROM(F0H) 报警搜索(ECH)

说 明

读DS1820的序列号

继读完64位序列号的一个命令,用于此命令执行后的存储器操作将针对识别总线上各器件的编码,为操作各仅温度越限的器件对此命令作出响

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EERAM。高速暂存RAM 的结构为8字节的存储器,结构如图 4.5所示。

图 4.5 高速暂存RAM结构图

前2个字节包含测得的温度信息,第3和第4字节TH和TL的拷贝,是易失的,每次上电复位时被刷新。第5个字节,为配置寄存器,它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。

温度低位 温度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8位CRC LSB MSB


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