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实验6 温度传感器DS18B20 的使用
一 实验目的
● 了解温度传感器DS18B20的工作原理、性能和指标
● 学习DS18B20的使用方法
● 使用8051的I/O管脚模拟SHT10的接口协议,实现温度信息的采集
二 实验环境
PC机一台
KEIL C51仿真软件
PROTEUS仿真软件
三 实验要求
以MCS-51系列单片机为核心器件,组成一个数字温度计,采用数字温度传感器DS18B20为
检测器件,进行单点温度检测,检测精度为 0.5摄氏度。温度显示采用3位LED数码管显
示,两位整数,一位小数。具有键盘输入上下限功能,超过上下限温度时,进行声音报警
四 实验原理
温度传感器选择
温度传感器有四种主要类型:
热点偶、热敏电阻、电阻温度检测器、IC温度传感器。其中IC温度传感器又包括模拟
输出和数字输出两种类型。
热电偶应用很广泛,因为它们非常坚固而且不太贵。热电偶有多种类型,它们覆盖非常
宽的温度范围,从-200℃到2000℃。它们的特点是:低灵敏度、低稳定性、中等精度、响
应速度慢、高温下容易老化和有漂移,以及非线性。另外,热电偶需要外部参考端。
电阻温度检测器精度极高且具有中等线性度。它们特别稳定,并有许多种配置。但它们
的最高工作温度只能达到400℃左右。它们也有很大的TC,且价格昂贵(是热电偶的4~10
倍),并且需要一个外部参考源。
模拟输出IC温度传感器具有很高的线性度 (如果配合一个模数转换器或ADC可产生数
字输出)、低成本、高精度(大约1%)、小尺寸和高分辨率。它们的不足之处在于温度范围有
限(-55℃~+150℃),并且需要一个外部参考源。
数字输出IC温度传感器带有一个内置参考源,它们的响应速度也相当慢(100 ms数量
级)。虽然它们固有地会自身发热,但可以采用自动关闭和单次转换模式使其在需要测量之
前将IC设置为低功耗状态,从而将自身发热降到最低。
综上方案的比较,数字输出IC温度传感器与热敏电阻、RTD和热电偶传感器相比,具
有很高的线性,而且由于技术比较成熟,集成复杂的功能,成本也较低,能够提供一个数字
输出,省去A/D转化器的使用,有效较低了系统成本,提高系统稳定性,并能够在一个相当
有用的范围内进行温度测量。本实验采用DS18B20作为温度传感器
DS18B20
DS18B20 是用美国DALLAS 公司生产的单总线型数字温度传感器,其具有
以下特点:
·独特的一线接口(ONE-WIRE),只需要一条口线通信;
·多点能力,简化了分布式温度传感应用
·无需外部元件 可用数据总线供电
·电压范围为3.0 V 至5.5 V 无需备用电源
·测量温度范围为-55 ° C 至+125 ℃ 。
·温度传感器可编程的分辨率为9~12 位 温度转换为12 位数字格式最
大值为750 毫秒
·用户可定义的非易失性温度报警设置
·应用范围包括恒温控制,工业系统,消费电子产品温度计,或任何热
敏感系统
引脚图如下:
电路图如下:
DS18B20内部构成:
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。
光刻 ROM中的 64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该
DS18B20的地址序列码。 64位光刻 ROM的排列是:开始 8位(地址: 28H)
是产品类型标号,接着的 48位是该 DS18B20自身的序列号,并且每个
DS18B20的序列号都不相同,因此它可以看作是 DS18B20该 的地址序列码;
最后 8位则是前面 56位的循环冗余校验码 ( CRC=X8+X5+X4+1)。由于每
一个 DS18B20的 ROM数据都各不相同,因此微控制器就可以通过单总线对
多个 DS18B20进行寻址,从而实现一根总线上挂接多个 DS18B20的目的。
DS18B20中的温度传感器完成对温度的测
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