基于ds189b20的温度控制设计报告_(编辑修改稿)

基于ds189b20的温度控制设计报告_(编辑修改稿)内容摘要：

换精度，测温分辨率可达 摄氏度，分辨率设定参 数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。 被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出；其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生；多个 DS18B20可以并联到 3 根或 2 根线上， CPU 只需一根端口线就能与诸多 DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。 因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 其最大的特点是单总线数据传输方式， DS18B20 的数据 I/O 均由同一条线来完成。 DS18B20 的电 源供电方式有 2 种 : 外部供电方式和寄生电源方式。 工作于寄生电源方式时 , VDD 和 GND 均接地 , 他在需要远程温度探测和空间受限的场合特别有用 , 原理是当 1 W ire 总线的信号线 DQ 为高电平时 , 窃取信号能量给 DS18B20 供电 , 同时一部分能量给内部电容充电 , 当 DQ为低电平时释放能量为 DS18B20 供电。 但寄生电源方式需要强上拉电路 , 软件控制变得复杂 (特别是在完成温度转换和拷贝数据到 E2PROM 时 ) , 同时芯片的性能也有所降低。 因此 , 在条件允许的场合 , 尽量采用外供电方式。 无论是内 部寄生电源还是外部供电，I/O 口线要接 5KΩ左右的上拉电。 在这里采用前者方式供电。 如图 所示： 8 图 DS18B20 与单片机接口原理图 DS18B20 内部结构 图 DS18B20 的内部 结构 DS18B20 内部整体结构 DS18B20 内部由 64 位光刻 ROM、温度传感器、暂存器、 EEPROM 等组成 ,其整体结构如图 1 所示。 9 DS18B20 暂存器结构 DS18B20 内部有一个 9 字节的数据暂存器 , 用于温度数据的存放、 EEPROM 中的内容拷贝、循环冗余检验码的存放以及内部计算中间结果的暂存等 ,DS18B20 暂存器结构如图 2 所示。 温度 驱动 模块 加热测温电路由加热器、继电器、 DS18B20 等组成。 系统上电复位时 ,P1 口为高电平 ,继电器 J 不动作 ,J1 断开 ,加热器不工 作。 根据 DS18B20 的工作原理 , 当总线上只有一个 DS18B20 时 ,不需要对 DS18B20 的 ID 进行识别 ,单片机不必提供 DS18B20 的 64 位 ROM 编码 ,而只要使用一条“跳过 ROM”命令 ,然后就可直接对 DS18B20 的存储器进行操作。 在这种情 况下 ,单片机启动 DS18B20 开始进行温度转换、读取温度数据的流程如图 图 温度转换、读取数据流程 10 第四章 温度控制模块设计 光电隔离控制电路的设计 光电耦合器 亦称光电隔离器，简称光耦。 光电耦 合器以光为媒介传输电信号。 它对输入、输出电信号有良好的隔离作用。 光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。 输入的电信号驱动发光二极管（ LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。 这就完成了电 — 光 — 电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。 由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。 对于开关电 路，往往要求控制电路和开关电路之间要有很好的电隔离，这对于一般的电子开关来说是很难做到的，但采用光电耦合器就很容易实现了。 图 中 所示电路就是用光电耦合器组成的开关电路。 在图 中，在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了 光电流 ，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。 图 光电隔离控制电路的设计 11 风扇 PWM 驱动 如图 所示是风扇 PWM 的电路。 由单片机控制光电耦合器 开关 来控制 场效应管的导通。 导通后给风扇很大的电流以驱动风扇转动 图 风扇电路 制冷片的控制以及程序设计 制冷（制热）工作原理 半导体温差致冷是建立在法国物理学家 Peltien 帕尔帖效应（即温差效应）基础上的具体应用。 当电流流经两种不同性质的导体形成接点时，其接点会产生放热和吸热现象，即其两端形成温差而实现制冷和制热。 如图 图 制冷片的工作原理 依据上述原理，利用半导体材料制成的致冷器称为半导体致冷器，其工作原理图如图 1 所示。 为了便于叙述起见，以一对 N/P 型半导体材料构成的电 偶对介绍工作原理，所谓电偶对就是掼 NP 结的数量。 图 1 中的 N/P 型半导体元件通过铜导流片连接起来，当由 N 通过铜导流片到 P 通以正向直流电时，在电场作用下，N 型半导体中的电子和 P 型半导体中的空穴背向导流（朝接头）运动，即在导流片接头处 N 型和 P 型分别产生电子、空穴。 电子、空穴产生的能量来自晶格振动的热能，于是在导流片上产生吸热现象，而在 N/P 型的另一端产生放热现象，从而产生温差。 当放热的高温侧的热量能有效地放热时，吸热的低温侧不断地吸热，使其起到致冷的作用。 12 第五章 温度测量试验与分析 基本任务 1 温度测量 精度： 177。 1℃； 2 温度控制精度： 177。 3℃； 3 制冷片输出功率可调； 4 测量温度值 LED 显示； 5 控制温度值可通过键盘设定； 1. 温度测量实验 DS18B20 测量值 33 玻璃温度计值 2．数据处理与误差分析（最大的引用误差） DS18B20 的测量范围为 55 ℃ ~+ 125 ℃ ；在 10~+ 85℃ 范围内，精度为177。 176。 C ， 测量 的 精度 是很 高 的。 通过数字转换用数码管显示出来的温度和实际温度相差不大。 而玻璃温度计本身测量的误差就大，人在读温度的时候 由于光线的折射，读取的温度就更不准确，所以 DS18B20 和玻璃温度计的测量值有很大的差别。 相比较而言 DS18B20 的温度测量值更准确。