1、,本章授课提纲,传感器概述温度传感器压力传感器其它传感器,1、传感器的组成,传感器概述,传感器亦称变换器、换能器、探测器； 现代传感技术还包括数字技术、接口技术和软件技术 传感器输出信号可以是非电流、电压的电参量 当传感器所集成的转换电路可提供标准的420mA电流 或010V电压信号输出或标准数字接口，则称之为变送器,2、传感器的分类,传感器概述,按被测物理量分类； 按工作原理分类； 按信号变换特征分类； 按输出信号分类。,3、传感器的特性,传感器的静态特性； 传感器的动态特性。,传感器的静态参数示意图,传感器概述,温度传感器,集成单片温度传感器AD590,性能特点 线性电流输出：1 A/K。
2、 测温范围宽：55+150。 二端器件：电压输入，电流输出。 激光微调使定标精度达0.5（AD590M）。 线性度极好：在整个测温范围内非线性误差小于0.3（AD590M）。 工作电压范围宽：430 V。 器件本身与外壳绝缘。 成本低。,注意：测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量不准。,温度传感器,AD590的引脚排列及基本连接方法,第3个脚可以不接，是接外壳 作屏蔽用的,说明：其输出电 流是以绝对温度 零度（-273） 为基准，每增加 1，它会增加 1A输出电流， 因此在室温25 时，其输出电流 Iout=（273+25） =298A。,温度传感器,AD590的三种连接方法之比较,温度传感
3、器,AD590的两种I/V变换电路,温度传感器,AD590温度传感器应用电路之一,温度传感器,AD590温度传感器应用电路之二,AD590是一款电流源型的温度传感器，供电电压为518V，输出电流灵敏度为（注：其输出电流是以绝对温度零度（ ）为基准，每增加 ，会增加1uA输出电流。）右图是AD590的基本应用电路，试在其后设计一个前置电路，要求电路输出电压在时输出电压为0V，时为2V。,思考题：,温度传感器,集成单片温度传感器DS18B20,性能特点 独特的单线接口 通过并联可实现多点组网功能；无需外部器件供电电压范围为3.05.5V；零待机功耗温度以9或12位数字量读出用户可定义的非易失性温度
4、报警设置报警搜索命令识别并标志超过程序限 定温度的器件负电压特性，电源极性接反时，温度 计不会烧毁,I/O,VDD,64位ROM的位结构如下图所示。,DS18B20的内部结构,前两个字节包含测得的温度信息。 第3和第4字节是TH和TL的拷贝， 是易失的，每次上电复位时被刷 新。第5字节为配置寄存器，其内 容用于确定温度值的数字转换分辨 率。DS18B20工作时按此寄存器中 的分辨率将温度转换为相应精度的 数值。第6、7、8字节保留未用， 为全逻辑1。第9字节读出前面8个 字节的CRC码，用来检验数据，从 而保证通信数据的正确性。,高速暂存RAM的9字节信息,TM是测试模式位，用于设置DS18B
5、20在工作模式还是在测试 模式。出厂时该位被设置为0，用户不用改动，R1和R0决定温 度转换的精度位数，即用来设置分辨率，定义方法如下：,配置寄存器的字节定义及分辨率的设置规定,当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成 后的温度值以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂 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 ，读数据时低位在前，高位在后，数据格式以0.0625 /LSB形 式表示。温度值格式如下：,LS字节,MS字节,当符号位S=0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二 进制数转换为十进制数，当符号位S=1时，表示测得的温度 值为负值，要先将补码变
6、成原码，再计算其对应的十进制数。,转换温度后的数据值格式,DS18B20温度与测得二进制数值对应表,DS18B20测温原理,DS18B20的主要ROM命令,（1）Read ROM33H,（2）Match ROM55H,（3）Skip ROM 0CCH,（4）Seach ROM0F0H,（5）Alarm Search0ECH,（6）Write Scratchpad 4EH,（7）Read Scratchpad0BEH,（8）Copy Scratchpad48H,（9）Convert T 44H,（10）Recall E20B8H,（11）Read Power Supply0B4H,温度数据的计算
7、处理方法,转换完毕的温度数据存放在LS字节和MS字节，MS字节的低半字节和LS字节的高半字节合成一个字节，化成十进制后为温度的整数部分。LS字节的低半字节化成十进制后，就是温度的小数部分。采用1位数码管来显示小数，即精确到0.1度，小数部分二进制和十进制的近似对应关系如下：,DS18B20应用实例数字温度计的设计,1、功能要求： 数字温度计要求测温范围在 ，误差在 以内，用LED数码管直读显示。 2、方案论证： 传统的测温元件有热电耦和热电阻，测出的一般是电压，再转换成对应的温度，需要较多的硬件支持，硬件电路和软件设计相对复杂，成本也不低。本设计采用美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智
8、能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为 ，分辨率最大可达 。DS18B20可以直接读出被测温度值，采用3线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。,总体电路结构框图,按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成： 主控制器、测温电路和显示电路。,DS18B20应用实例数字温度计的设计,3、系统硬件电路的设计,系统程序主要包括C程序主函数、DS18B20复位函数、DS18B20写字节函数、DS18B20读字节函数、温度计算转换函数和显示函数等。,1、主函数 其主要功能是初始化并负责温度的读出、处理计算及显示。温 度测量每2s进行一次。,4、系统程序的设计,数组
9、及全局变量的初始化定义以及延时子函数。,注：此程序采用AT89C51 作硬件调试，使用P0、P2口，实际应为P1、P3口；同时硬件调试中的数码管为共阴接法，实际应修改为共阳接法。,主函数和扫描显示子函数,总线t0时刻发送一复位脉冲（最短为480us的低电平信号），接着在t1时刻释放总线并进入接收状态，DS18B20在总线的上升沿之后等待15-60us，然后在t2时刻发出存在脉冲（低电平持续60-240us），单片机接收到低电平脉冲说明复位成功，否则需重新进行复位操作。,DS18B20复位时序,DS18B20复位函数,注：复位函数必须严格按照时序图编写，尤其应注意延时时间的准确性。,当主机总线t
10、0时刻从高拉至低电平时就产生写时间间隙。从t0时刻开始15us之内主机应将所需写的位送到总线上，DS18B20在t0后15-60us内对总线电平采样。连续写2位的间隙应大于1us。,DS18B20写0和写1时序,DS18B20写0时序,DS18B20写1时序,DS18B20写字节函数,主机总线t0时刻从高拉至低电平时，总线只需保持低电平1-4us，之后在t1时刻将总线拉高产生读时间隙，读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效，t2距t0 15us，也就是说t2时刻前主机必须完成读位并在t0后的60-120us内释放总线。连续读2位的间隙应大于1us。,DS18B20读字节时序,DS18B20读字节时序,温度数据处理程序将12位温度值进行BCD码转换运算，并进行温度值正负的判定。,温度计算转换程序流程图,温度计算转换程序之读温度函数,温度计算转换程序之温度数据处理函数,1、根据本课件的智能温度传感器的硬件电路原理图以及提供的C语言程序,请用单片机的汇编语言程序实现之。 2、通过网络或图书馆查找LCM1602的资料，修改硬件电路设计，并编写C程序利用该液晶显示控制器实现温度的实时显示。,课后思考题,
