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目录摘要 2 键 2关 词 验务实任 2 验的实目 2电路原理图 2元件列表 2 “单线总线” 2 通信协议简介使 用 DS18 B20 作 为 传感 器 3 介 3DS18B20 简DS18B20 的内部 结构 4DS18B20 内部结构图 4DS18B20 的使 用 注意 事 项 5DS18B20 的工作 原理 5DS18B20 测温原理框图 6 脚义DS18B20 引 定 61602 6 10焊接操作要领 11焊接后的处理 12三极管 容电 12 13相关 程序 结总 19 得会心体 19 图原理 20硬 件 图 21实验任务:DS18B20 数字温度计是 DALLAS 公司生产的 1-Wire,即单总线器件,具有线路简单,体积小的特点。
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,十分方便摘 要 本文介绍了基于数字温度传感器 DS18B20 的多路分布式测温系统的设计,阐述了其与 AT89C2052 单片机和 PC 机相结合组成传感器测温网络,实现多路温度 该系统由 DS18B20 与单片机 AT89C2052 的接口电路,检测系统的硬件和软件设计。
,并串口通信电路组成,通过软件编程发送到上位机(PC 机) 在 PC 机上用
VB 界面远程控制和显示测的温度值。
该系统结构简单,抗干扰能力强,稳定可靠,适合于恶劣环境下进行现场温度测量,可应用于仓库测温、楼宇空调控和生产过程监控等领域。
关键词:DS18B20;测温系统;stc89c52 。
实验目的 ——用 DS18B20 温度传感器进行对外界环境温度的测量 电路原理图1.“单线总线”通信协议简介“单线总线”是一种在一条总线这条总线只有一条口线具有单主机多从机的总线系统,在“单线总线”可挂多个从机系统。
为了不引起逻辑上的冲突,所有从机系统“单线总线”接口都是漏极开路的,多个从机系统输出信号在总线上实现线与,因此在使用时必须对总线外加上拉电阻。
为保证数据的完整性,所有的单线总线器件都要遵循严格的通信协议。
“单线总线”通信协议定义了复位脉冲应答脉冲、写时序和读时序等几种信号类型具体的时序参考相关文献,这里不再做具体介绍。
所有的单总线命令序列如初始化、ROM 命令、RAM 命令都是由这些基本的信号类型组成的。
在这些信号中,除了应答脉冲外,其他均由主机发出,并且发送的所有命令和数据都是字节的低位在前。
使用 DS18B20 作为传感器 由 DALLAS 半导体公司生产的 DS18B20 型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。
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。
它具有体积小、接口方便、传输距离远等特点,内含寄生电源。
系统有如下特点: 1不需要备份电源,可通过信号线供电,电源电压范围从 3.3~5V; 2送串行数据,不需要外部元件; 3温度测量范围从-55℃~125℃,-10~85℃时测量精度为±0.5℃,测 量分辨率为 0.0625℃,; 4通过编程可实现 9~12 位的数字值读数方式(出厂时被设置为 12 位); 5在 93.75ms 和 750ms 内将温度值转化 9 位和 12 位的数字量; 6零功耗等待; 7系统的抗干扰性好,适合于恶劣环境的现场温度测量,如环境控制、设 备过程控制、测温类消费电子产品等。
DS18B20 简介3.1 DS18B20 的特点DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。
一线总线独特而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。
DS18B20、 DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样,DS18B20也 支持“一线总线”接口,测量温度范围为 -55℃125℃,在-1085℃范围内,精度为±0.5℃。
DS1822的精度较差为±2℃ 。
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。
适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
与前一代产品不同,新的产品支持3V5.5V的电压范围,使系统设计更灵活、方便。
而且新一代产品更便宜,体积更小。
DS18B20、DS1822 的特性DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±0.5℃。
可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围。
分辨率设定,及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存。
DS18B20的性能是新一代产品中最好的!性能价格比也非常出色!DS1822与DS18B20软件兼容,是DS18B20的简化版本。
省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM,精度降低为±2℃,适用于对性能要求不高,成本控制严格的应用,是经济型产品。
继“一线总线”的早期产品后,DS18B20开辟了温度传感器技术的新概念。
DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择,让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。
作为一种数字化温度传感器,DS18B20 测温时无需任何外部元件,可直接输出 9~12 位含符号位的被测温度值,测温范围为一 55~ 125℃;在一 1O~85℃ 范围内测量精度为±0.5℃ ,输出测量分辨率可调,最高可达 0.062 5℃ ;支持“单线总线”技术,仅需要占用一个通用 i/o 端口即可完成与单片机的通信;现场温度直接以“单线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰能力。
3.2 DS18B20 的内部结构 DS18B20 内部结构主要由四部分组成:64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。
DS18B20 的管脚排列如下: DQ 为数字信号输入/输出端;GND 为电源地;VDD 为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。
DS18B20 内 部 结 构 图 DS18B20 的使用注意事项 DS18B20 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点,但在实际应用中也应注意以下几方面的问题: 1较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿,由于 DS18B20 与微处理器间采用串行数据传送,因此,在对 DS18B20 进行读写编程时,必须严格的保证读写时序,否则将无法读取测温结果。
在使用 PL/M、C 等高级语言进行系统程序设计时,对 DS18B20 操作部分最好采用汇编语言实现。
2在 DS18B20 的有关资料中均未提及单总线上所挂 DS18B20 数量问题,容易使人误认为可以挂任意多个 DS18B20,在实际应用中并非如此。
当单总线上所挂 DS18B20 超过 8 个时,就需要解决微处理器的总线驱动问题,这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
3连接 DS18B20 的总线电缆是有长度限制的。
试验中,当采用普通信号电缆传输长度超过 50m 时,读取的测温数据将发生错误。
当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时,正常通讯距离可达 150m,当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时,正常通讯距离进一步加长。
这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。
因此,在用 DS18B20 进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。
4在 DS18B20 发出温度转换命令后,程序总要等待 DS18B20 的返回信号,一旦某个 DS18B20 接触不好或断线,当程序读该 DS18B20 时,将没有返回信号,程序进入死循环。
这一点在进行 DS18B20 硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。
测温电缆线建议采用屏蔽 4 芯双绞线,其中一对线接地线与信号线,另一组接 VCC 和地线,屏蔽层在源端单点接地。
三、DS18B20 工作原理 DS18B20 的读写时序和测温原理与 DS1820 相同,只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同,且温度转换时的延时时间由 2s 减为 750ms。
DS18B20 测温原理如图 3 所示。
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器 1。
高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,所产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入。
计数器 1 和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。
计数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器 1 的预置值减到 0 时,温度寄存器的值将加 1,计数器 1 的预置将重新被装入,计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器 2 计数到 0 时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器 图中的数值即为所测温度。
3 中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器 1 的预置值。
DS18B20 测温原理框图DS18B20 引脚定义:LCD1602一:液晶显示器各种图形的显示原理 线段的显示:点阵图形式液晶由 M×N 个显示单元组成,假设 LCD 显示屏有 64 行,每行有 128 列,每 8 列对应 1 字节的 8 位,即 每 序号 名称 引脚功能描述行 由 1 GND 地信号16 字节, 2 DQ 数据输入/输出引脚。
开漏单总线接 共 口引脚。
当被用着在寄生电源下, 也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。
16×8128 个点组成,屏上 64×16 个显示单元与显示 RAM 区 1024 字节相对应,每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。
例如屏的第一行的亮暗由 RAM区的 000H——00FH 的 16 字节的内容决定,当(000H)FFH 时,则屏幕的左上角显示一条短亮线,长度为 8 个点;当(3FFH)FFH 时,则屏幕的右下角显示一条短亮线;当(000H)FFH,(001H)00H,(002H)00H,……(00EH)00H,(00FH)00H 时,则在屏幕的顶部显示一条由 8 段亮线和 8 条暗线组成的虚线。
这就是 LCD 显示的基本原理。
字符的显示用 LCD 显示一个字符时比较复杂,因为一个字符由 6×8 或 8×8 点阵组成,既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示 RAM 区的 8 字节,还要使每字节的不同位为“1”,其它的为“0”,为“1”的点亮,为“0”的不亮。
这样一来就组成某个字符。
但由于内带字符发生器的控制器来说,显示字符就比较简单了,可以让控制器工作在文本方式, 根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM 对应的地址,设立光标,在此送上该字符对应的代码即可。
汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式,事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码(一般用字模提取软件),每个汉字占 32B,分左右两半,各占 16B,左边为 1、3、5……右边为 2、4、6……根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 RAM 对应的地址,设立光标,送上要显示的汉字的第一字节,光标位置加 1,送第二个字节,换行按列对齐,送第三个字节……直到 32B 显示完就可以 LCD上得到一个完整汉字二:1602 字符型 LCD 简介1字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD,目前常用 161,162,202 和 402 行等的模块。
下面以长沙太阳人电子有限公司的 1602 字符型液晶显示器为例,介绍其用法。
一般 1602 字符型液晶显示器实物如图图一21602LCD 的基本参数及引脚功能1602LCD 分为带背光和不带背光两种,基控制器大部分为 HD44780,带背光的比不带背光的厚,是否带背光在应用中并无差别,两者尺寸差别如下图图二3LCD1602 主要技术参数:显示容量:16×2 个字符芯片工作电压:4.5—5.5V工作电流:2.0mA5.0V模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35W×Hmm4引脚功能说明1602LCD 采用标准的 14 脚(无背光)或 16 脚(带背光)接口,各引脚接口说明如表编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明1 VSS 电源地 9 D2 数据2 VDD 电源正极 10 D3 数据3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据4 RS 数据/命令选择 12 D5 数据5 R/W 读/写选择 13 D6 数据6 E 使能信号 14 D7 数据7 D0 数据 15 BLA 背光源正极8 D1 数据 16 BLK 背光源负极表 1 引脚接口说明表第 1 脚:VSS 为地电源。
第 2 脚:VDD 接 5V 正电源。
第 3 脚:VL 为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高, 对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。
第 4 脚:RS 为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第 5 脚:R/W 为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。
当 RS和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号,当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。
第 6 脚:E 端为使能端,当 E 端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。
第 7~14 脚:D0~D7 为 8 位双向数据线。
第 15 脚:背光源正极。
第 16 脚:背光源负极。
LCD1602 资料61602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令,如下表所示 序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开/关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F 置字符发生存贮器地 字符发生存贮器地址 7 0 0 0 1 址 8 置数据存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址 9 读忙标志或地址 0 1 BF 计数器地址 写数到 CGRAM 或 要写的数据内容 10 1 0 DDRAM) 11 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 1 1 读出的数据内容 1602 液晶模块的读写操作,屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
(说明 1为高电平,0 为低电平)指令 1:清显示,指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置指令 2:光标复位,光标返回到地址 00H指令 3:光标和显示位置设置 I/D,光标移动方向,高电平右移,低电平左移,S:屏幕上所有文字是否左移或右移,高电平表示有效,低电平表示无效。
指令 4:显示开关控制。
D:控制整体的显示开与关,高电平表示开显示,低电平表示关显示。
C:控制光标的开与关,高电平表示有光标,低电平表示无光标 B:控制光标是否闪烁,高电平闪烁,低电平不闪烁。
指令 5:光标或显示移位 S/C :高电平时显示移动的文字,低电平时移动光标指令 6:功能设置命令 DL:高电平时为 4 位总线,低电平时为 8 位总线 N:低电平时为单行显示,高电平时为双行显示,F:低电平时显示 5X7 的点阵字符,高电平时显示 5X10 的显示字符。
指令 7:字符发生器 RAM 地址设置。
指令 8:DDRAM 地址设置。
指令 9:读忙信号和光标地址 BF:忙标志位,高电平表示忙,此时模块不能接收命令或数据,如果为低电平表示不忙。
与 HD44780 相兼容的芯片时序表如下:读状态 输入 RSL,R/WH,EH 输出 D0—D7状态字写指令 输入 RSL,R/WL,D0—D7指令码,E高 输出 无 脉冲读数据 输入 RSH,R/WH,EH 输出 D0—D7数据写数据 输入 RSH,R/WL,D0—D7数据,E高脉 输出 无 冲一、焊接操作要领1、焊前准 1.1、物料:含直接用料和辅料,留意焊接元件有否极性要求,元件脚有否氧化、油污等。
焊接时,对焊接温度,时间有否特别要求; 1.2、工/器具:视焊接元件而定,应有锡线座、元件盒、焊枪、焊台、镊子、剪钳等。
如有防静电要求,应注意采用防静电工/器具,同时操作员应戴好防静电手腕带;2、实施焊接 准备好焊锡丝和烙铁头,烙铁头要保持洁净; 步骤:烙铁头对准焊点→烙铁接触焊点→加焊锡→移开焊锡丝→拿开电烙铁 具体如下: ○加热焊件(同时加热元件脚和焊盘) 1 ○熔化焊锡:当焊件加热到能熔化焊料的温度后,将锡线置于焊点,焊锡开 2始溶化并润湿焊点; ○在焊点加入适当的焊锡后,移开锡线; 3 ○当焊锡完全湿润焊点后,以大致 45°的角度移开烙铁; 4以上过程对一般焊点在大约 2~3 秒钟完成,应注意在焊锡尚未完全凝固以前不要晃动接元件,以免造成虚焊。
3、焊接后的处理 当焊接结束后,应检查有无漏焊、错焊(极性焊反) 、短路、虚焊等现象,清理 PCB 板上的残留物如:锡渣、锡碎、元件脚等。
对焊点的基本要求: ○焊点应具有良好的导电性 1 ○焊点应具有一定的强度 2 ○焊接点的焊料要适当 3 ○焊接点的表面应具有良好的光泽。
4 (温度过高,焊接时间过长,都会使焊 点发乌,影响焊点的强度) ○焊点不应有毛刺及间隙。
5 ○焊接点表面要清洁。
64、名词解释 ○虚焊:是指焊锡与被焊金属没有形成金属合金, 1 只是简单地依附在被焊接的金属表面上。
○假焊:是指焊点内部没有真正焊接在一起,也就是焊接物与焊锡被氧化层 2或焊剂的未挥发物及污物隔离。
○漏焊:是指应焊接点被漏掉,未进行焊接。
3二、元器件识别1、色环电阻及其参数识别 ○五环电阻的读法:前 3 位数字是有效数字,第四位是倍率,第五位是误差 1等级。
色环颜色代表的数字:黑 0 、棕 1、红 2、橙 3、黄 4、绿 5、蓝 6、紫 7、灰 8、白9色环颜色代表的倍率:黑1、棕10、红100、橙1K、黄10K、绿100K、蓝1M、紫10M、灰100M、白1000M、金0.1、银0.01色环颜色代表的误差等级:金 5、银 10、棕 1、红 2、绿 0.5、蓝 0.25、紫 0.1、灰 0.05、无色 20 ○色环电阻阻值速测软件。
2 ○万用表直接测量 32、二极管,发光二极管,数码管 作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。
识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的 N 极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示 P 极(正极)或 N 极(负极) 、 ,也有采用符号标志为“P”“N”来确定二极管极性的。
发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。
测试注意事项:.