温度传感器实验报告:DS18B20温度传感器实验报告.doc

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温度传感器实验报告:DS18B20温度传感器实验报告.doc利用DS18B20温度传感器显示温度实验报告一、实验目的掌握KeilC51软件与proteus软件联合仿真调试的方法;掌握温度传感器DS18B20的原理及使用方法;设计单片机程序,实

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温度传感器实验报告:DS18B20温度传感器实验报告.doc

利用DS18B20温度传感器显示温度实验报告
一、实验目的
掌握Keil C51软件与proteus软件联合仿真调试的方法;
掌握温度传感器DS18B20的原理及使用方法;
设计单片机程序,实现测温显示。
二、实验内容
利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号;
所测得温度采用数字显示,计算后在液晶显示器上显示相应得温度值;
三、实验原理
1.DS18B20工作原理:DS18B20的测温原理是这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1;高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门,当计数门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定,每次测量前,首先将-55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中,计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当减法计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器计数到0时,停止温度寄存器的累加,此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值,只要计数器门仍未关闭就重复上述过程,直到温度寄存器值大于被测温度值。
2.DS18B20主要特性:
a.适应电压范围更宽,电压范围:3.0~5.5V,在寄生电源方式下可由数据线供电
b.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
c.DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温
d.DS18B20在使用中不需要任何外围元件,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
e.测温范围-55℃~+125℃,在-10~+85℃时精度为±0.5℃
f.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
g.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内把温度值转换为数字,速度更快
h.测量结果直接输出数字温度信号,以"一 线总线"串行传送给CPU,同时可传送CRC校验码,具有极强的抗干扰纠错能力
i.负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁, 但不能正常工作。
四、实验步骤
硬件调试比较简单,首先检查电感的焊接是否正确,然后可用万用表测试或通电检测。
软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检验,然后分别进行主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序和现实数据刷新子程序等的编程及调试。本次实验采用C语言进行编写,keil C51进行编程调试。
五、实验程序
#include "STC15F104E.h"
#include "intrins.h"
#include "stdio.h"
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit rs=P3^5;
sbit rw=P3^6;
sbit en=P3^7;
sbit DS=P3^2;
uchar n,m=0;
uchar t;
uint ROM_COAD[9];
uint lie[8];
uchar code table[]=" TEMP:";
uchar code table1[]="ERROR";
uchar code table3[]="abcdef";
uchar code crc_array[256]={
0x00, 0x5e, 0xbc, 0xe2, 0x61, 0x3f, 0xdd, 0x83,
0xc2, 0x9c, 0x7e, 0x20, 0xa3, 0xfd, 0x1f, 0x41,
0x9d, 0xc3, 0x21, 0x7f, 0xfc, 0xa2, 0x40, 0x1e,
0x5f, 0x01, 0xe3, 0xbd, 0x3e, 0x60, 0x82, 0xdc,
0x23, 0x7d, 0x9f, 0xc1, 0x42, 0x1c, 0xfe, 0xa0,
0xe1, 0xbf, 0x5d, 0x03, 0x80, 0xde, 0x3c, 0x62,
0xbe,温度传感器实验报告:DS18B20温度传感器实验报告.doc  第2张

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/gknows信号与测试技术实验
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温度传感器实验
姓名 学号

一、目的
1、了解各种温度传感器(热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器)的测温原理;
2、掌握热电偶的冷端补偿原理;
3、掌握热电偶的标定过程;
4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。
二、仪器
温度传感器实验模块
热电偶(K 型、E 型)
CSY2001B 型传感器系统综合实验台(以下简称主机)
温控电加热炉
连接电缆
万用表:VC9804A,附表笔及测温探头
万用表:VC9806,附表笔
三、原理
(1)热电偶测温原理
由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路,当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流,这表明电路中有电势产生,此电势即为热电势。
图1中T 为热端,To 为冷端,热电势E
本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅(K 分度)和镍铬—铜镍(E 分度)。
(2)热电偶标定
以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶,被校热电偶热电势与标准热电偶热电势的误差为
?
式中:e 校测
e 标测
e 标分
e 校分
S 标
(3)热电偶冷端补偿
热电偶冷端温度不为0℃
E(T,To)=E(T,t1)+E(T1,T0)
即: 实际电动势= 测量所得电势+ 温度修正电势
(4)铂热电阻
铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性,当温度在0℃≤T≤650℃
R
式中:RT——铂热电阻T℃
R0——铂热电阻在0
A——系数(=3.×10-31/℃)
B——系数(=-5.847×10-71/℃2)
将铂热电阻作为桥路中的一部分在温度变化时电桥失衡便可测得相应电路的输出电压变化值。
(5)PN结温敏二极管
半导体PN 结具有良好的温度线性,根据PN 结特性表达公式I=IS(l
(6)热敏电阻
热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的热敏元件。它呈负温度特性,灵敏度高,可以测量小于0.01℃
图2 金属铂热电阻和热敏电阻温度曲线比较
(7)集成温度传感器
用集成工艺制成的双端电流型温度传感器,在一定的温度范围内按1μA/K 的恒定比值输出与温度成正比的电流,通过对电流的测量即可得知温度值(K 氏温度),经K 氏-摄氏转换电路直接显示℃温度值。
四、步骤
热电偶标定实验步骤如下:(在标定热电偶的同时进行其他温度传感器的测量)
(1)观察热电偶结构(可旋开热电偶保护外套),了解温控电加热器工作原理。
温控器:作为热源的温度指示、控制、定温之用。温度调节方式为时间比例式,绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热,红灯亮时加热炉断电。
温度设定:拨动开关拨向“设定”位,调节设定电位器,仪表显示的温度值℃随之变化,调节至实验所需的温度时停止。然后将拨动开关扳向“测量”侧,(注:首次设定温度不应过高,以免热惯性造成加热炉温度过冲)。
(2)温控电加热炉电源插头插入主机“220V 加热电源出”插座;热电偶插入电加热炉内,K 分度热电偶为标准热电偶,冷端接“测试”端,E 分度热电偶接“温控”端,(注意热电偶极性不能接反,而且不能断偶);
(3)连接主机的“实验模块电源” 至温度传感器实验模块电源插座(在后侧板)。
(4)VC9806型万用表置200mv 档,当主机的“热电偶转换”开关倒向“温控”时,测E 分度热电偶的热电势;当主机的“热电偶转换”开关倒向“测试”时,测K 分度热电偶的热电势。记录电炉温度与热电势的关系。
(5)打开主机“电源开关”,“测试设定”开关倒向“设定”,调节“设定调节”旋钮,将温度设定在40℃
(6)将“测试设定”开关倒向“测量”,用VC9806型万用表分别测量K 型和E 型热电偶的热电势。
(7)用VC9804型万用表测量冷端温度。(将温度探头连接在万用表的“TEMP”插座,万用表置于“°C”档)。
(8)按照步骤( 5),分别将温度设定在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、
(9)按照步骤(5),分别将温度设定在160℃、150℃、140℃、130℃、120℃、110℃、100℃、90℃、
(10)重复(5)~(9)步2次。
(13)根据数据分别绘制K 型热电偶和E 型热电偶温度与热电势的关系曲线,分别计算其静态灵敏度、分辨率、线性度等指标。
(14)将K 型热电偶作为标准热电偶,计算被测热电偶E 型热电偶的误差。
铂热电阻测量实验步骤如下:
(1)将VC9804型万用表的温度探头置于铂热电阻附近感受相同的温度,万用表置于测温档。
(2)调节调零旋钮“V04调零”,使输出电压为零,电路增益适中。
(3)观察已置于加热炉顶部的铂

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温度传感器DS18B20实验报告一、实验目的1复习掌握PROTUES,KEIL软件的使用2了解掌握DS18B20的工作原理以及编程方法二、实验器材单片机开发板温度传感器芯片DS18B20串口线三、实验原理一应用背景概述测量温度的关键是温度传感器。随着技术飞速发展,传感器已进入第三代数字传感器。本测温系统采用的DS18B20就是属于这种传感器。DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的单总线数字温度传感器,它可以实现数字化输出和测试,并且有控制功能强、传输距离远、抗干扰能力强、接口方便、微功耗等优点,因而被广泛应用在工业、农业、军事等领域的控制仪器、测控系统中。二DS18B20的原理及特性介绍1DS18B20的几个特点ADS18B20因为采用了单总线技术,可通过串行口线,也可通过其他I/O口线与微机直接接传感器直接输出被测温度值(二进制数)。B其测量温度范围为55℃125℃,C测量分辨率为℃,是其他传感器无法相比的。图1DS18B20外部形状及管脚D内含64位只读存储器ROM,(内存出厂序列号,是对应每一个器件的唯一号),还又RAM存有温度当前转换值及符号。E用户可分别设定每个器件的温度上、下限。F内含寄生电源。2DS18B20的结构A64位光刻ROM,可以看作是DS18B20的地址序列号,如表一所示。表1B高速暂存器RAM共占0、1两个单元表2两个8位的RAM中,存放二进制的数,高五位是符号位,如果温度大于0OC,这五位数为0,将测到的数值乘以,即得到实际的温度值如果温度小于0OC,高五位为1,测到的数值需要取反加1,再乘以,才得到实际的温度值。C九个寄存器的名称及作用表3三DS18B20的控制方法DS18B20的操作是通过执行操作命令实现的,其控制程序是按照DS18B20的通讯协议编制的。单片机与DS18B20交换数据,CPU按照单总线协议在总线上产生复位时序和读写时序来实现的。其中包含复位脉冲、响应脉冲、读、写时序,只有响应脉冲是DS18B20发出的,其他都有单片机发出。时序的具体要求如下(1)复位脉冲单片机发出一个宽为ΜS的负脉冲之后再发出560ΜS的正脉冲,此时DS18B20会发出一个ΜS的响应脉冲,复位时序结束。也就是呼应阶段。(2)写时间片写一位二进制的信息,周期至少为61ΜS,其中含1ΜS的恢复时间,单片机启动写程序后1560ΜS期间DS18B20自动采样数据线,低电平为“0”,高电平为“1”。单片机写“0”时,要持续低电平ΜS,写“1”时,要在启动后15ΜS之内使数据线变为高电平。(3)读时间片读一位二进制数据,周期及恢复时间要求与写时间片相同。单片机启动读时序之后,至少保持1ΜS低电平,然后在接近启动后15ΜS之前读入数据。低电平为“0”,高电平为“1”。图2初始化时序图3读/写时序(4)ROM操作命令的执行在ROM操作命令中,有两条命令专门用于获取传感器序列号读ROM命令(33H)和搜索ROM命令(FOH)。读ROM命令只在总线上只有一个传感器的情况下使用。具体的搜索过程为(1)单片机发出复位脉冲进行初始化,连接在P3。5口上的传感器则发出存在脉冲做出响应。(2)单片机在单总线上发出搜索ROM命令。(3)单片机从单总线上读一位数据。DS18B20的工作时序分别有初始化时序、写时序、读时序、转换时序等,根据传感器的这些时序要求编写出子程序、主程序表4四测温系统的硬件设计本系统选择体积小、成本低、内带2KEEPROM的89C2051作为控制芯片,晶振采用12MHZ,用74LS07,74LS04驱动三个LED数码管和一个继电器线圈从而驱动电加热设备。P35口作为采集温度信号线,P1口作为显示数据线,与P33,P34组成显示的个位、十位及符号位,采用动态扫描显示。在本系统中测控一路温度信号,DS18B20通过单总线方式连接在单片机的P3。5引脚上,用户可设定所需的温度测定值(包括上限值和下限值),P31引脚控制电热设备启动与停止,从而达到控制温度效果。整个硬件系统简单、明晰。图3DS18B20测温硬件原理图五系统软件设计系统对温度检测控并实时显示温度值。所选用的温度传感器芯片DS18B20属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,时序复杂,在编程及运行中均须严格安照时序进行。测温系统的工作流程初始化获取序列号的ROM操作命令写存储器操作命令读转换数据处理数据显示温度启动控制设备。主程序功能是调用各功能子程序、控制电热设备开启与停止。子程序包括对DS18B20初始化子程序、读子程序、写子程序、温度转换子程序、数值计算子程序、显示子程序。(见程序方框图)此系统程序编写虽然比AD590测温复杂,但省去A/D转换环节硬件,提高精度及抗干扰能力,系统稳定。四、实验原理1首先,打开KEIL,在KEIL的环境中编译C语言的代码,编译成功后生成HEX文件。(C语言的代码在最后的附录中)2然后,打开PROTUES,在PROTUES的环境中画出仿真图如下图(原件有DS18B20、AT89C52、RESPACK8、7SEGMPX6CC)3然后用PROTEUS打开仿真图,双击单片机,再点击文件样式的小图标,将生成的HEX文件加载到单片机中(如下图)4实物连线1用排线将单片机P0口与开发板上的J12口连接,温度传感芯片DS18B20插入有18B20_P37标识的卡槽中,单片机的P20,P21,P22,P23,P24,P5分别用跳线与J16的连续六个插口相连。用串口线将单片机与电脑相连,打开PZISP自动下载程序,点击打开文件按钮,找到原来生成的HEX文件双击该文件即完成加载,然后点击下载程序按钮。如图5文件烧录完成,运行五、实验小结1这次实验的主要内容是学习温度传感器的工作原理。2复习KEIL,PROTUES等软件的使用步骤。附录1C语言代码INCLUDEUNSIGNEDCHARCODENUM{0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F}UNSIGNEDCHARCODENUM1{0XBF,0X86,0XDB,0XCF,0XE6,0XED,0XFD,0X87,0XFF,0XEF}SBITDQP37BITFLAGDELAYUNSIGNEDINTI//延时,也可以用FORII;但对后面的读写温度和初始化的延时不同{WHILEI}VOIDDISPLAYUNSIGNEDINTT//显示模块{P20X3E//S0P00X39DELAY500P20X3D//S1P00X3FDELAY500P20X3BP0NUMT/1010//S2DELAY500P20X37P0NUM1T///S3DELAY500P20X2FP0NUMT///S4DELAY500P20X1F//S5IFFLAG1//判断正负温度P00X40ELSEP0NUMT/DELAY500}VOIDINIT//初始化DS18B20{UNSIGNEDCHARK0LOOPDQ1DELAY8DQ0DELAY80//延时400US1DQ1IFDQDATE|0X80DELAY5}RETURNDATE}VOIDWRI

温度传感器实验报告:温度传感器实验报告

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内容来自用户:风云际会夜
温度传感器实验报告
一、实验目的:
1、了解各种电阻的特性与应用
2、了解温度传感器的基本原理与应用
二、实验器材
传感器特性综合实验仪温度控制单元温度模块万用表导线等
三、实验步骤
1、AD590温度特性
(1)、将主控箱上总电源关闭,把主控箱中温度检测与控制单元中的恒流加热电源输出与温度模块中的恒流输入连接起来。
(2)、将温度模块中的温控Pt100与主控箱的Pt100输入连接起来。
(3)、将温度模块中左上角的AD590接到传感器特性综合实验仪电路模块的a、b上(正端接a,负端接b),再将b、d连接起来,接成分压测量形式。
(4)、将主控箱的+5V电源接入a和地之间。
(5)、将d和地与主控箱的电压表输入端相连(即测量1K电阻两端的电压)。
(6)、开启主电源,改变温度控制器的SV窗口的温度设置,以后每隔设定一次,即Δt=,读取数显表值,将结果填入下表:
T(℃)|30|40|50|60|70|80|
U(mV)|304|315|325|337|348|359|
I(uA)|304|315|325|337|348|359|
由于我们使用的是AD590温度集成模块,里面已经设置有如下关系:273+t=I(t为AD590设定温度),因此可得测量温度与设定温度对照表如下:
T(℃)|30|40|50|60|70|80|
t(℃)|31|42|52|64|75|84|
3

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