第十章：溫度傳感器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)Introduction溫度傳感器模塊是對(duì)外部溫度進(jìn)行測(cè)量的傳感器模塊，其工作原理、電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、以及軟件編寫同樣非常簡(jiǎn)單。通過對(duì)這個(gè)模塊的學(xué)習(xí)，希望能使讀者初步了解外部溫度信號(hào)的采集到計(jì)算機(jī)處理的過程。本章的主要順序?yàn)椋?/p>

首先直接給出溫度傳感器模塊的項(xiàng)目規(guī)范，其中包含需要實(shí)現(xiàn)的具體功能。

第二，使用計(jì)算機(jī)電路設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；

第三，實(shí)際制造出該模塊；

最后通過編寫簡(jiǎn)單的代碼來對(duì)該模塊進(jìn)行測(cè)試與使用本章要點(diǎn)本章需要掌握的要點(diǎn)如下：

·溫度傳感器模塊的電路設(shè)計(jì)

·溫度傳感器模塊的制作與測(cè)試

·使用C語言測(cè)量溫度傳感器模塊的輸入信號(hào)本章需要了解的要點(diǎn)如下：

·溫度傳感器的簡(jiǎn)單原理

·溫度傳感器模塊的簡(jiǎn)單項(xiàng)目規(guī)范目錄10.1溫度傳感器模塊與項(xiàng)目規(guī)范10.2使用DXP軟件設(shè)計(jì)溫度傳感器模塊10.3實(shí)現(xiàn)溫度傳感器模塊10.4模塊測(cè)試10.1溫度傳感器模塊與項(xiàng)目規(guī)范溫度傳感器是一種測(cè)量溫度的敏感元件，一般采用特殊材料制成。溫度傳感器的種類眾多，在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí)DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器性能基本能夠滿足這種簡(jiǎn)單民用的需求。其特點(diǎn)是體積小，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾，靈活性好。DS18B20的主要特征如下：數(shù)字溫度接口單總線數(shù)據(jù)通信方式。

最高12位分辨率，精度可達(dá)±0.5攝氏度。12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒。檢測(cè)溫度范圍為–55°C~+125°C(–67°F~+257°F)內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能。64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，提供串行連接能力。DIP、Sop等多種封裝。10.1溫度傳感器模塊與項(xiàng)目規(guī)范10.1.1溫度傳感器基本工作原理DS18B20的一個(gè)工作周期分為兩個(gè)部分：溫度檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理。簡(jiǎn)述控制器對(duì)DS18B20操作的簡(jiǎn)要流程：

首先控制器必須對(duì)DS18B20芯片發(fā)復(fù)位信號(hào)。

芯片返回一個(gè)存在脈沖，微控制器收到后表示連接已經(jīng)建立。

控制器發(fā)送ROM指令。

控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令。

執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫。10.1溫度傳感器模塊與項(xiàng)目規(guī)范10.1.2溫度傳感器模塊項(xiàng)目規(guī)范[任務(wù)名稱]溫度傳感器模塊設(shè)計(jì)要求[目標(biāo)簡(jiǎn)述]完成溫度傳感器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[具體功能]

自行設(shè)計(jì)溫度傳感器模塊的原理圖與PCB。

依照設(shè)計(jì)的PCB來焊接溫度傳感器模塊電路板，并測(cè)試該電路板硬件正常，溫度傳感器模塊信號(hào)線連接到P3.7口上。

編寫或是使用參考代碼測(cè)試溫度傳感器模塊電路板，溫度傳感器模塊的值作為兩位十六進(jìn)制數(shù)顯示在P0口與P2口對(duì)應(yīng)的LED上，且P2口為高位，P0口為地位。循環(huán)顯示測(cè)到的溫度值，測(cè)試的時(shí)候可以采用打火機(jī)靠近溫度傳感器以提高其溫度，然后拿開看LED上的溫度變化。10.1溫度傳感器模塊與項(xiàng)目規(guī)范10.1.2溫度傳感器模塊項(xiàng)目規(guī)范9、講解用PPT,講解用PPT上交文件名為：

模塊項(xiàng)目講解文件.PPT10、全部文檔資料整理打包,文件名為：

序號(hào)_姓名.rar[注意]序號(hào)_姓名.rar打包文件目錄列表：XXX算法文檔.doc程序流程圖.docXXX.C [注意]源代碼需要達(dá)到如下要求：源代碼中最上面一行加一個(gè)注釋，寫上：序號(hào)_姓名上面的要求（3）源代碼關(guān)鍵位置給出注釋上面的要求（4）函數(shù)的開始處寫上注釋上面的要求（5）XXX硬件測(cè)試文檔.DocXXX軟件測(cè)試文檔.DOC XXX功能說明書.DOC原理圖與PCB文件問題文檔.DOC模塊項(xiàng)目講解文件.PPT[要求]1、必須寫出算法文檔（中文、偽代碼均可）

[注意]

1、主程序一個(gè)算法

2、每個(gè)子程序（函數(shù)）各自一個(gè)算法2、必須畫出程序流程圖

[注意]1、主程序一個(gè)程序流程圖2、每個(gè)子程序（函數(shù)）各自一個(gè)程序流程圖

源代碼上交與注釋規(guī)范。硬件測(cè)試文檔,硬件測(cè)試文檔上交文件名為： XXX硬件測(cè)試文檔.Doc5、必須給出軟件代碼測(cè)試的測(cè)試用例表格,軟件代碼測(cè)試文檔上交文件名為： XXX軟件測(cè)試文檔.DOC6、必須給出實(shí)體系統(tǒng)功能的功能說明書,功能說明書上交文件名為： XXX功能說明書.DOC 7、原理圖、PCB文檔。原理圖與PCB文檔依照要求完成即可。8、本項(xiàng)目完成過程中的問題文檔,上交文件名為：?jiǎn)栴}文檔.DOC10.2使用DXP軟件設(shè)計(jì)溫度傳感器模塊器件手冊(cè)上的設(shè)計(jì)參考圖10.2使用DXP軟件設(shè)計(jì)溫度傳感器模塊設(shè)計(jì)的原理圖與PCB10.3實(shí)現(xiàn)溫度傳感器模塊10.3.1硬件實(shí)現(xiàn)10.3實(shí)現(xiàn)溫度傳感器模塊10.3.2軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基本工作流程如下：第一步：微控制器對(duì)DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位操作。由控制器或是單片機(jī)等可編程器件向DS18B20的單數(shù)據(jù)總線發(fā)送至少480us的低電平信號(hào)，該信號(hào)就是微控制器側(cè)發(fā)到DS18B20的復(fù)位信號(hào)。第二步：微控制器等待接收存在脈沖。在微控制器發(fā)送復(fù)位電平完成之后，控制器將連接到DS18B20的單數(shù)據(jù)總線拉成高電平，然后監(jiān)聽該總線、以便于在15~60us后接收DS18B20反饋回來的存在脈沖信號(hào)，存在脈沖為一個(gè)60~240us的低電平信號(hào)。第三步：DS18B20響應(yīng)存在脈沖。在微控制器發(fā)送復(fù)位信號(hào)到DS18B20之后，如果DS18B20正確接到此復(fù)位信號(hào)，那么其會(huì)在15~60us后通過總線向微控制器回復(fù)一個(gè)芯片的存在脈沖信號(hào)。若微控制器收到該存在脈沖信號(hào)，則表示雙方握手成功。雙方握手成功即表示控制器與DS18B20溫度傳感器進(jìn)入數(shù)據(jù)通信過程。第四步：控制器發(fā)送ROM指令，用于分辨總線上掛接的多個(gè)DS18B20溫度傳感器器件。ROM指令為8位長(zhǎng)度，功能是對(duì)片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。ROM指令共有5條，每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條，ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處理，當(dāng)微處理器發(fā)ROM指令的時(shí)候，通過每個(gè)器件上所獨(dú)有的ID號(hào)來區(qū)別不同的器件。如果只掛接一個(gè)DS18B20芯片時(shí)則可以用跳過ROM指令（是一條單獨(dú)的跳過指令）來跳過搜索總線上的多個(gè)器件的過程。第五步：控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在ROM指令發(fā)送給DS18B20之后，立即發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令。存儲(chǔ)器操作指令為8位操作指令，共即有6條存儲(chǔ)器操作指令，這些指令分別是：寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。存儲(chǔ)器操作指令的功能只有一個(gè)，就是控制DS18B20執(zhí)行哪種任務(wù)、以及完成哪種操作。

第六步：指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫操作。一個(gè)存儲(chǔ)器操作