单片机 温度传感器设计.docVIP

基于FPGA温度传感器DS18B20的设计 摘 要: 本文利用数字温度传感器 DS18B20 的数据接口和特点 ,阐述了一种基于现场可编程门阵列( FPGA)控制DS18B20的方法。使用 FPGA 作为控制器 ,严格控制DS18B20 的时序 ,在单总线上实现读写功能 ,完成测量数字温度的功能。将测量的二进制数转换为BCD码 ,并通过数码管显示。系统设计使用 Verilog 语言。 关键字：DS18B20;LED 1、前言 目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器，RAM，ROM，及输入与输出接口电路，这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用，目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。 2、设计任务及要求 2.1 设计任务 现代社会生活中，多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的方便；支持一线总线接口的温度传感器MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20为核心，以ATMEL公司的AT89S52为控制器设计的DS18B20温度控制器结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器。 此次课程设计，就是用单片机[现温度控制，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于单片机的数字温度计的设计。 2.3.2 方案论证 此设计使用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 总体设计方框图 主控制器：单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。 显示电路：显示电路采用3位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。 3.2器材选用 3.2.1 DS18B20 本设计的测温系统采用芯片DS18B20，DS18B20是DALLAS公司的必威体育精装版单线数字温度传感器，它的体积更小，适用电压更宽，更经济。其特点如下: ●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； ●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； ●无须外部器件； ●可通过数据线供电，电压范围为3.0—5.5Ｖ； ●零待机功耗； ●温度以9位或12位数字； ●用户可定义报警设置； ●报警有哪些信誉好的足球投注网站命令识别并标志超过程序限定温度（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，但不能正常工作； 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,高速暂存器。DS18B20的管脚排列如图2-3-1所示。64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。不同的器件地址序列号不同。? 64位ROM的结构开始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。 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2-3-2所示。头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。该字节各位的定义如下图所示。低5位一直为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数， DS18B20的字节定义 DS18B20高速暂存器共9个存存单元，如表所示： 序号 寄存器名称 作??? 用 序号 寄存器名称 0 温度低字节 以16位补码形式存放 4、5 保留字节1、