基于单总线数字温度传感器的温控系统

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1、2007年第1期漳州师范学院学报(自然科学版)No.1.2007年（总第55期）JournalofZhangzhouNormalUniversity（Nat.Sci.）GeneralNo.55文章编号：1008-7826（2007）01-0066-06基于单总线数字温度传感器的温控系统陈丹,徐晓专(泉州师范学院理工学院,福建泉州365000)摘要:本文介绍了一种操作方便、性能稳定、基于模糊控制理论的具备温度采集功能和温度智能控制功能的温度控制系统.该系统以PC机为控制的核心，结合89C51型单片机和DS18

2、B20单总线数字温度传感器以及其他的软、硬件设计，使系统具有更高的可控性和稳定性.关键词:温度控制;单总线数字温度传感器;单片机;模糊控制理论中图分类号:O189.1文献标识码:A1引言本温控系统由硬件和软件两大部份协调完成，硬件部分主要由温度传感器、单片机、微型计算机、固态继电器、加热器等器件组成，主要完成温度信号的采集、转换、传输、显示等；软件部分由单片机汇编程序和PC机的Delphi控制程序共同组成，主要完成对采集温度、对温度信号进行加工处理及对被控对象进行相应的控制等功能.2恒温控制系统的硬件组成硬

3、件结构框架图如图1所示.图中被控对象是在某些非高温生产过程中需要对温度进行跟踪、保持、调整、控制的工序，如发酵过程、制冷领域中的温度控制，生物实验、食品生产中的温度控制等等.温度采集功能温被微度单由单总线数字温度传感器DS18B20和单片控型传片机89C51共同完成；得到的温度数据由单对计感机片机与PC机通过串口进行传输；键盘和显象算键盘器示器是用来实现温度的预设置以及其它一机些必要参数的设定和显示；而加热器则可根据不同的生产过程采用满足不同要求的加加热器热器件.图1温控系统硬件结构框架图2.1温度的采集美

4、国DALLAS公司最新推出的DS18B20单总线数字式温度传感器DS18B20是DS1820的更新产品，它与传统的热敏电阻温度传感器不同，它能够直接读出被测温度，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，可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化9位和12位的数字量.因此，[7]使用DS18B20可使系统结构更简单，可靠性更高.DS18B20温度传感器具有如下特点：（1）采用单总线技术，与单片机通信只需一根I/O线；（2）传输串行数据不需要其他外围元件；收稿日期:2007-01

5、-25作者简介:陈丹(1962-),女,河南省洛阳市人,高级工程师.第1期陈丹,徐晓专:基于单总线数字温度传感器的温控系统67（3）通过比较系列号可以在一根线上挂接多个DS18B20；（4）低压供电，电源范围从3～5V，也可以直接从数据线上窃取电源；（5）测温范围为-55至+125度，在-10到+85度范围内误差为正负0.5度；（6）数据位可编程9-12位，转换12位温度时间为750ms（最大）；（7）用户可自设定预报警上下限温度；（8）报警搜索命令可识别和寻址哪个器件的温度超出预定值.温度采集部分原理框图

6、如图2所示.图2中DQ为数据输入/输出脚（单总线接口：1-Wire3~5.5V89C51总线，可寄生供电）.单单片机的P1.0与DS18B20的I/O端（DQ）相连，DS18B20片通过P1.0串行地发送相关的DS18B20控制命令，控制VDDDQGND机4.7KΩDS18B20完成温度的转换和输出.由DS18B20串行地输123出的温度值再从P1.0读入.有关DS18B20的详细时序和P1.0工作信息，由它的数据手册提供，可以从Maxim/Dallas网站www.maxim-ic.com上下载.图2温度采

7、集系统原理框图单片机与DS18B20的通信，是通过操作时隙完成的.在1－Wire总线上传输的数据，每一个数据传输周期都起始于单片机P1.0向DS18B20发出的复位脉冲（时值为480µs-960µs的“0”电平），然后释放总线（使P1.0=1），等待时间为15µs-60µs，其间DS18B20发回应答脉冲（60µs-240µs低电平），然后释放总线.若单片机收到此应答脉冲认为DS18B20已经初始化.当P1.0将1-Wire总线从高电平拉为低电平时，即启动一个写时隙.所有的写时隙必须在60µs至120µs内

8、完成，且在每个时隙之间至少需要1µs恢复时间.写0和写1的时隙如图3所示.在写0时隙期间，单片机在整个时隙中将总线拉低；而写1时隙期间，单片机将总线拉低，然后在时隙起始后15µs之内释放总线，即拉高总线.读时隙起始于单片机将总线拉低1µs,接着释放总线,由DS18B20接管总线,并输出有效数据,单片机将在此刻之后读取总线上的数据,所有的读时隙在60µs至120µs内完成，且在每个时隙之间至少需要1µs恢复时间.图