温度监测控制系统设计方案

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1、温度监测控制系统设计方案第一章总体设计方案1.1计设要求(1)基本范围-50℃-110℃(2)精度误差小于0.5℃(3)LED数码直读显示(4)可以任意设定温度的上下限报警功能1.2系统基本设计方案方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度

2、系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200～650℃，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100Ω和10Ω，其允许的测量误差A级为±（0.15℃+0.002

3、t

4、），B级为±（0.3℃+0.005

5、t

6、）。铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50～180℃测温。方案二：采用DS18B20温度传感器，由于温度测量的普遍性，温度传感器的市场份额大大增加，居传感器首位。数字化温度传感器DS18B

7、20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现在，新一代的DS18B20温度传感器体积更小、更经济、更灵活。DS18B20温度传感器测量温度范围为-55℃～+125℃。在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。26综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，比较其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。第二章DS1820单线数字温度传感器2.1DS1820温度传感器介绍

8、本温度报警器采用美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20（如图2.1），可以把温度信号直接转换成串行数字信号工微机处理，是模数转换器件，而且读DS18B20信息或写DS18B20信息仅需要单线接口，使用非常方便；其测温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃，可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值

9、转换为数字，速度更快；同时DS18B20在使用中不需要任何外围元件（仅需一个4.7K的上拉电阻），全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内，硬件电路十分简单。图2.1：1：GND接地2：DQ数据输入/输出脚。对于单线操作：漏极开路（见“寄生电源”节）3：VDD可选的VDD引脚。具体接法见“寄生电源”节262.1.1DS1820温度传感器特性•独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯•简单的多点分布应用•无需外部器件•可通过数据线供电•零待机功耗•测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增。华氏器

10、件-67~+2570F，以0.90F递增•温度以9位数字量读出•温度数字量转换时间200ms（典型值）•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•应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统2.1.2DS1820供电的方法DS1820供电的方法是从VDD引脚接入一个外部电源。这样做的好处是I/O线上不需要加强上拉，而且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。另外，在单线总线上可以挂任意多

11、片DS1820，而且如果它们都使用外部电源的话，就可以先发一个SkipROM命令，再接一个ConvertT命令，让它们同时进行温度转换。注意当加上外部电源时，GND引脚不能悬空。温度高于100℃时，不推荐使用寄生电源，因为DS1820在这种温度下表现出的漏电流比较大，通讯可能无法进行。在类似这种温度的情况下，强烈推荐使用DS1820的VDD引脚。对于总线控制器不知道总线上的DS1820是用寄生电源还是用外部电源的情况，DS1820预备了一种信号指示电源的使用意图。总线控制器发出一个SkipROM26协议，然

12、后发出读电源命令，这条命令发出后，控制器发出读时间隙，如果是寄生电源，DS1820在单线总线上发回“0”，如果是从VDD供电，则发回“1”，这样总线控制器就能够决定总线上是否有DS1820需要强上拉。如果控制器接收到一个“0”，它就知道必须在温度转换期间给I/O线提供强上拉。64位（激）光刻ROM每只DS1820都有一个唯一的长达64位的编码。最前面8位是单线系列编码（DS1820的编码是19h）。下面48位是一