水温控制系统报告 - 图文

课程设计报告 负压特性：电源极性接反时不会烧坏DS18B20，但是也不能正常工作 DS18B20的外形级封装如图3-2，引脚说明： VDD 电源引脚，电压范围3.0-5.5V。 GND 接地引脚。

DQ 数据引脚，传递数据的输入和输出。该引脚常态下为开漏输出，输出高电平。

图3-2 DS18B20的外形级封装

3.3.2DS18B20的内部结构

DS18B20的内部结构如图3-3。DS18B20的内部结构主要有64位ROM、温度灵敏元件、内部存储器和配置寄存器四部分组成。

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图3-3 DS18B20的内部结构

64位ROM：64位ROM的内容是64位序列号，是出厂前用激光刻好的。它可以用作该DS18B20的地址序列码。每一个DS18B20的64位ROM都不同，这样就可以实现一根总线上挂多个DS18B20的目的。这64位ROM的排列是：开始8位是产品类型号，接着的48位是该DS18B20的自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余（CRC，CRC=X8+X5+X4+1）校验码。

温度灵敏元件：温度灵敏元件完成对温度的测量，测量后的结果存储在两个8位的寄存器中，这两个寄存器定义如图3-4。温度寄存器高字节的高5位是符号位，温度为负时这5位为1；温度为正时，这5位为0。高字节寄存器的低3位与低字节寄存器的高4位组成温度的整数部分，低字节寄存器的低4位是温度的小数部分。当温度大于0时，温度值以原码存放。而当温度小于0时，以二进制补码形式存放。

当转换位数为12位时，温度的精度为1/16（4位小数位，所以为16）=0.0625度。同理，当转换位数为11位时，精度为1/8=0.125度。

对于温度的计算，以12位转换位数为例：对于正的温度，只要将测到的数值的整数部分取出，转换为10进制，再将小数部分乘以0.0625就可以得到10进制的小数位的温度值了。而对于负的温度，则需要将采集到的数值取反加1，即可得到实际温度的16进制表示。再按照正温度的计算方法就可以得出10进制的负的温度了。

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课程设计报告 图3-4 DS18B20温度寄存器格式

图3-5所示是在12位转换位数情况下的温度转换值和温度对照表

图3-5 12位转换位数的温度转换值和温度对照表

图3-6所示是在不同转换位数情况下和转换时间的对照表

图3-6 温度值转换位数设置表

3.3.3 外部电路和连接

DS18B20与单片机的连接如图3-6所示，由于DS18B20的数据线要求空闲状态为高电平，所以我在DS18B20的数据线与电源线VCC之间加了一个4.7K的上拉电阻，如果不想接上拉电阻的话，可以使能PA0口的内部上拉功能。从图中可以看出，本例使用的是给DS18B20外接电源的方式。

DS18B20的数据线DQ连到单片机的PA0口。单片机通过控制PA0口实现对DS18B20的操作。

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图3-6 DS18B20电路

3.4 加热控制执行机构的设计

3.4.1 水杯与加热器

为使加热时间较短，并且能够确定每次加热的水量，笔者选择了一个透明的塑料杯作为容器。由于加热水量较少，因此选择了一个功率较小的加热棒，为220V-200W。如图3-7。

3.4.2 加热控制机构

设计初期为了使控制的执行机构简单，选择了继电器作为控制机构，后来了解到还可以使用可控硅作为控制机构。

控制由继电器的通断控制加热棒的开关。继电器JQC-T73由直流电压控制线圈端子，触点最大可承受250V交流电或30V直流电。继电器JQC-T73的结构图与工作状态表如图3-8。

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