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宿州学院毕业设计 硬件设计
3.4 测温电路的设计
3.4.1 DS18B20的引脚图及方框图
DS18B20的外形及管脚排列图如下图3-3所示。 (1)GND 地信号
(2)DQ 数据输入/输出引脚。用在寄生电源下，可以向器件提供电源。 (3)VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。
图3-3 DS18B20外形及引脚排列
3.4.2 DS18B20主要性能
(1)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；
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(2)测温范围 －55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃；
(3)支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温；
(4)工作电源: 直流3~5V； (5)在使用中不需要任何外围元件；
(6)测量结果以9~12位数字量方式串行传送； (7)不锈钢保护管直径 Φ6 ；
(8)适用于DN15~25， DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温； (9)标准安装螺纹 M10X1， M12X1.5， G1/2”任选；
(10)PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线，便于与其它电器设备连接。
3.4.3 DS18B20功能特性描述
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9字节的存储器，结构如表3-1所示。前两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。高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。第5字节为配置寄存器，见表3-3，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表2-3所示。低5位都为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，DS--18B20出厂时该位被设置为0，用户可改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。
表3-1 高速暂存RAM
字节数 存储信息 1 LSB 2 MSB 3 TH 1 4 TL 2 5 6 7 8 9 CRC 配置寄存器 保留 保留 保留
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表3-2 DS18B20 温度转换时间表 R1 0 0 1 1 R0 0 1 0 1 分辨率/位 9 10 11 12 温度最大转换时间/ms 93.75 187.5 375 750 表3-3 配置寄存器
TM R1 R0 1 1 1 1 1 由表3-2可见，DS18B20分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换后，温度值就以16位带符号的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例。其中S为符号位。DS18B20的温度值格式如表2-4所示。
表3-4 DS18B20温度值格式表
LSByte Bit7 32 Bit6 22 Bit5 12 Bit4 02 Bit3 ?12 Bit2 Bit10 62 Bit1 Bit9 52 Bit0 Bit8 42 2?22?32?4MSByte Bit15 S Bit14 S Bit13 S Bit12 S Bit11 S
当符号位S＝0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S＝1时，表示测得的温度值为负值。表3-5是部分温度值对应的二进制度数据。
表3-5 部分温度对应值表
温度℃ +125 +85 +25.0625 +10.125 +0.5 0 -0.5 -10.125 -25.025 二进制表示 0000011111010000 0000010101010000 0000000110010000 0000000010100001 0000000000000010 0000000000001000 1111111111110000 1111111101011110 1111111001101111 十六进制表示 07D0H 0550H 0191H 00A2H 0008H 0000H FFF8H FF5EH FE6FH 15
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3.4.4 DS18B20供电方式
(1)DS18B20寄生电源供电方式电路 (2)DS18B20的外部电源供电方式
比较上述两种供电方式后认为外部电源供电方式对电源要求比电源供电方式优越些且稳定性好，故在此设计中采用外部电源供电方式供电电路。
3.5 主控系统
主控系统采用单片机控制。
3.6 输入控制
输入控制采用的按键控制，这样不仅减少的制作成本而且便于做。通过74LS373的通断进行按键信号的传输，当74LS373被锁定时，按键信号不能传入单片机，从而达到按键的锁定作用。
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