1、 1 计算机系统与接口课程设计计算机系统与接口课程设计 设计名称设计名称: 温度控制器 姓姓 名：名： 班班 级：级： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 2010 年 01 月 08 日 2 一、温度控制器的原理及功能 如图 11 所示此多点温度测量电路主要由以下几部分组成：两个温度传感器 DS18B20 及其 选择开关电路，控制器单片机 AT89S52、扫描驱动电路、数码管 LED 显示器、报警电路、报警温 度控制电路及电源电路等。 图 11 多点温度计组成方框图 温度传感器从测试点采集温度，然后把温度转换成电压（或电流） ，温度传感器输出电压的 大小随温度的高低变化而变化，电压值的变化
2、范围从几个微伏到几个毫伏，不同的温度传感器， 输出电压的范围也差别很大。 单片机 AT89S52 是多点温度测量电路的控制核心， 它将采集到的数 字温度电压值，经过计算处理，得到相应的温度值，经扫描驱动送到 LED 显示器以数字形式显 示测量的温度。LED 显示器用于显示测量温度的结果。报警温度控制电路用于在不同应用中灵 活设定报警温度，在超过设定范围时，报警电路进行报警。 二、系统硬件电路的设计 2.1 多点温度测量电路 多点温度测量电路如图 21 所示由主控器单片机 AT89S52 作为多点温度测量电路的核心， 温度传感器 DS18B20 负责从测量点采集温度，四位共阳 LED 数码管以动
3、态扫描法实现温度显示。 2.1.1 DS18B20单线智能温度传感器的工作原理 (1) DS18B20 单线智能温度传感器的性能特点 DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最近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； DS18B20 DS18B20 LED 显示器 扫描驱动 报警电路 单片机 A T89S52 温度控制电路 电 源 3 多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，
4、实现多点组网功能； 无须外接部件； 可通过数据供电，电压范围为 3.05.5V； 零待机功耗； 温度以 9 或 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坏，但不能正常工作. (2) DS18B20 的内部结构框图如图 24 所示，它采用 3 脚 PR35 封装或 8 脚 SOIC 封装其 管脚封装如图 25 所示。 (3) DS18B20 单线智能温度传感器的工作原理 64 位 ROM 的位结构如图 26 所示。 开始 8 位是产品类型的编号， 接着是每个器件的惟一
5、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。非易失性温度报警触发器 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 EEPRAM。高速暂存 RAM 的结构为 8 字节的存储器，结构如图 37 所示。 图 24 DS18B20 内部结构 64位 ROM 和单 线接 口 高 速 缓 存 存储器与控制器 温度传感器 高温触发器 TH 低温触发器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 发生器 I/O VDD C 4 图 25
6、DS18B20 的引脚排列 头 2 个字节包含测得的温度信息，第 3 和第 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 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 工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。 该字节各位的定义如图 38 所示。 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，用户不要改动，R1 和 R0 决定温度转换的精度位数，即用来设置分辨率， 方法见表 33 。 MSB LSB MSB LSB MSB LSB 图 26 位 64 位 ROM 结构图 由表 33 可见,DS18B20 温度转换时间比较长，而且设定的分辨率越高，所需要的温度数据 转换时间就越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存 RAM 的第 6、7、8 字节保留未用，
