第一篇：18b20温度传感器
2011基于18B20温度传感器论文
基于单片机18B20的温度计设计
摘要：文章主要介绍有关18B20温度传感器的应用及有关注意事项，经典接线原理图。 1. 引言：
温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS(达拉斯)公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得DS18B20更受欢迎。对于我们普通的电子爱好者来说，DS18B20的优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择。了解其工作原理和应用可以拓宽您对单片机开发的思路。
2. DS18B20的主要特征： * 全数字温度转换及输出。 * 先进的单总线数据通信。 * 最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。 * 12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。 * 可选择寄生工作方式。 * 检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F) * 内置EEPROM，限温报警功能。 * 64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。 * 多样封装形式，适应不同硬件系统。 3. DS18B20引脚功能：
•GND 电压地 •DQ 单数据总线 •VDD 电源电压
4. DS18B20工作原理及应用：
DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解18B20的内部存储器资源。18B20共有三种形态的存储器资源，它们分别是：
ROM 只读存储器，用于存放DS18B20ID编码，其前8位是单线系列编码(DS18B20的编码是19H)，后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56的位的CRC码(冗余校验)。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。
5. 控制器对18B20操作流程：
1、 复位：首先我们必须对DS18B20芯片进行复位，复位就是由控制器(单片机)给DS18B20单总线至少480uS的低电平信号。当18B20接到此复位信号后则会在15~60uS后回发一个芯片的存在脉冲。
2、 存在脉冲：在复位电平结束之后，控制器应该将数据单总线拉高，以便于在15~60uS后接收存在脉冲，存在脉冲为一个60~240uS的低电平信号。至此，通信双方已经达成了基本的协议，接下来将会是控制器与18B20间的数据通信。如果复位低电平的时间不足或是单总线的电路断路都不会接到存在脉冲，在设计时要注意意外情况的处理。
3、 控制器发送ROM指令：双方打完了招呼之后最要将进行交流了，ROM指令共有5条，每一个工作周期只能发一条，ROM指令分别是读ROM数据、指
定匹配芯片、跳跃ROM、芯片搜索、报警芯片搜索。ROM指令为8位长度，功能是对片内的64位光刻ROM进行操作。其主要目的是为了分辨一条总线上挂接的多个器件并作处理。诚然，单总线上可以同时挂接多个器件，并通过每个器件上所独有的ID号来区别，一般只挂接单个18B20芯片时可以跳过ROM指令(注意：此处指的跳过ROM指令并非不发送ROM指令，而是用特有的一条“跳过指令”)。ROM指令在下文有详细的介绍。
4、 控制器发送存储器操作指令：在ROM指令发送给18B20之后，紧接着(不间断)就是发送存储器操作指令了。操作指令同样为8位，共6条，存储器操作指令分别是写RAM数据、读RAM数据、将RAM数据复制到EEPROM、温度转换、将EEPROM中的报警值复制到RAM、工作方式切换。存储器操作指令的功能是命令18B20作什么样的工作，是芯片控制的关键。
5、 执行或数据读写：一个存储器操作指令结束后则将进行指令执行或数据的读写，这个操作要视存储器操作指令而定。如执行温度转换指令则控制器(单片机)必须等待18B20执行其指令，一般转换时间为500uS。如执行数据读写指令则需要严格遵循18B20的读写时序来操作。数据的读写方法将有下文有详细介绍。 6. DS28B20芯片ROM指令表
Read ROM(读ROM)[33H] (方括号中的为16进制的命令字) Match ROM(指定匹配芯片)[55H] Skip ROM(跳跃ROM指令)[CCH] Search ROM(搜索芯片)[F0H] Alarm Search(报警芯片搜索)[ECH] 7. DS28B20芯片存储器操作指令表：
Write Scratchpad (向RAM中写数据)[4EH] Read Scratchpad (从RAM中读数据)[BEH] Copy Scratchpad (将RAM数据复制到EEPROM中)[48H] Convert T(温度转换)[44H] Recall EEPROM(将EEPROM中的报警值复制到RAM)[B8H] Read Power Supply(工作方式切换)[B4H] 8.写程序注意事项
DS18B20复位及应答关系
每一次通信之前必须进行复位，复位的时间、等待时间、回应时间应严格按时序编程。
DS18B20读写时间隙：
DS18B20的数据读写是通过时间隙处理位和命令字来确认信息交换的。 写时间隙：
写时间隙分为写“0”和写“1”，时序如图7。在写数据时间隙的前15uS总线需要是被控制器拉置低电平，而后则将是芯片对总线数据的采样时间，采样时间在15~60uS，采样时间内如果控制器将总线拉高则表示写“1”，如果控制器将总线拉低则表示写“0”。每一位的发送都应该有一个至少15uS的低电平起始位，随后的数据“0”或“1”应该在45uS内完成。整个位的发送时间应该保持在60~120uS，否则不能保证通信的正常。 读时间隙：
读时间隙时控制时的采样时间应该更加的精确才行，读时间隙时也是必须先由主机产生至少1uS的低电平，表示读时间的起始。随后在总线被释放后的15uS
中DS18B20会发送内部数据位，这时控制如果发现总线为高电平表示读出“1”，如果总线为低电平则表示读出数据“0”。每一位的读取之前都由控制器加一个起始信号。注意：必须在读间隙开始的15uS内读取数据位才可以保证通信的正确。 在通信时是以8位“0”或“1”为一个字节，字节的读或写是从高位开始的，即A7到A0.字节的读写顺序也是如图2自上而下的。
9.接线原理图：
本原理图采用四位数码管显示，低于100度时，首位不显示示例27.5，低于10度时示例为9.0，低于零度时示例为-3.7。
结束语：基于DS18B20温度测量温度准确，接线简单，易于控制，加以扩展可以应用到各种温度控制和监控场合。
参考文献：
DALLAS(达拉斯)公司生产的DS18B20温度传感器文献
程序：
#include
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int
sbit sda=P1^7; sbit dian=P0^7;//小数点显示 uint tem;
uchar h; uchar code tabw[4]={0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//位选 uchar code tabs[12]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf};//数码管数据
//
0
4 5 6
8 9
空
- uchar code ditab[16]= {0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09}; //查表显示小数位 ，1/16=0.0625,即当读出数据为3时，3*0.0625=0.1875，读出数据为3时对应1，查表显示1，为4时显2 uchar data temp[2]={0};//高位数据与低位数据暂存 uchar data display[5]={0};//显示缓存
void delay(uchar t)//t为1时延时小于5us { while(t--); } void delay1()//4us {} void delays(uchar m)//1ms { uchar i,j; for(i=0;i
for(j=0;j<110;j++); } void reset()//初始化 { uchar x=1; while(x) {
while(x)
{
sda=1;
sda=0;
delay(50);//延时500us以上
sda=1;
delay(5);//等待15us-60us
x=sda;
}
delay(45);
x=~sda; }
sda=1; } void write_s(uchar temp)//写入一个字节 { uchar i; for(i=0;i<8;i++) {
sda=1;
sda=0;
delay1();
sda=temp&0x01;
delay(6);
temp=temp/2; } sda=1; delay(1); } uchar read_s()//读出一个字节的数据 { uchar m=0,i; for(i=0;i<8;i++) {
sda=1;
m>>=1;
sda=0;
delay1();
sda=1;
delay1();
if(sda)
m=m|0x80;
delay(6); } sda=1; return m; } uint read_1820()//读出温度 { reset(); delay(200); write_s(0xcc);//发送命令
write_s(0x44);//发送转换命令
reset(); delay(1); write_s(0xcc);
write_s(0xbe); temp[0]=read_s(); temp[1]=read_s(); tem=temp[1]; tem<<=8; tem|=temp[0]; return tem; } void scan_led()//数据显示—数码管 { uchar i; for(i=0;i<4;i++) {
P0=tabs[display[i]];
P1=tabw[i];
delays(7);
if(i==1)
dian=0;
P1=tabw[i];
delays(2); } } void convert_t(uint tem)//温度转换{ uchar n=0; if(tem>6348) {
tem=65536-tem;
n=1; } display[4]=tem&0x0f; display[0]=ditab[display[4]];
display[4]=tem>>4;
display[3]=display[4]/100;
display[1]=display[4]%100;
display[2]=display[1]/10;
display[1]=display[1]%10; if(!display[3]) {
display[3]=0x0a; } if(!display[2])
display[2]=0x0a; if(n)
// 取百位数据暂存
// 取后两位数据暂存// 取十位数据暂存
{
n=0;
display[3]=0x0b; } } void main() { delay(0); delay(0); delay(0); P0=0xff; P1=0xff; for(h=0;h<4;h++)//初始化为零
{
display[h]=0; } reset(); write_s(0xcc); write_s(0x44); for(h=0;h<100;h++)//显示0保持
scan_led(); while(1) {
convert_t(read_1820());//读出并处理
scan_led();//显示温度
} }
第二篇：温度传感器课程设计
温度传感器简单电路的集成设计
当选择一个温度传感器的时候，将不再限制在模拟输出或数字输出装置。与你系统需要相匹配的传感器类型现在又很大的选择空间。市场上供应的所有温度感应器都是模拟输出。热电阻，RTDs和热电偶是另一种输出装置，矽温度感应器。在多数的应用中，这些模拟输出装置在有效输出时需要一个比较器，ADC，或一个扩音器。因此，当更高技术的集成变成可能的时候，有数字接口的温度传感器变成现实。这些集成电路被以多种形式出售，从超过特定的温度时才有信号简单装置，到那些报告远的局部温度提供警告的装置。现在不只是在模拟输出和数字输出传感器之间选择，还有那些应该与你的系统需要相匹配的更广阔的感应器类型的选择， 温度传感器的类型：
图一：传感器和集成电路制造商提供的四中温度传感器
在图一中举例说明四种温度感应器类型。一个理想模拟传感器提供一个完全线性的功能输出电压(A)。在传感器(B)的数字I/O类中，温度数据通常通过一个串行总线传给微控制器。沿着相同的总线，数据由温度传感器传到微控制器，通常设定温度界限在引脚得数字输出将下降的时候。当超过温度界限的时候，报警中断微控制器。这个类型的装置也提供风扇控制。
模拟输出温度传感器：
图2 热阻和矽温度传感器这两个模拟输出温度探测器的比较。
热电阻和矽温度传感器被广泛地使用在模拟输出温度感应器上。图2清楚地显示当电压和温度之间为线性关系时，矽温度传感器比热阻体好的多。在狭窄的温度范围之内，热电阻能提供合理的线性和好的敏感特性。许多构成原始电路的热电阻已经被矽温度感应器代替。
矽温度传感器有不同的输出刻度和组合。例如，与绝对温度成比例的输出转换功能，还有其他与摄氏温度和华氏温度成比例。摄氏温度部份提供一种组合以便温度能被单端补给得传感器检测。
在最大多数的应用中，这些装置的输出被装入一个比较器或A/D转换器，把温度数据转换成一个数字格式。这些附加的装置，热电阻和矽温度传感器继续被利用是由于在许多情况下它的成本低和使用方便。 数字I/O温度传感器： 大约在五年前，一种新类型温度传感器出现了。这种装置包括一个允许与微控制器通信的数字接口。接口通常是12C或SMBus序列总线，但是其他的串行接口例如SPI是共用的。阅读微控制器的温度报告，接口也接受来自温控制器的指令。那些指令通常是温度极限，如果超过，将中断微控制器的温度传感器集成电路上的数字信号。微控制器然后能够调整风扇速度或减慢微处理器的速度，例如，保持温度在控制之下。
图3：设计的温度传感器可遥测处理器芯片上的p-n结温度
图4。温度传感器可检测它自己的温度和遥测四个p-n结温度。
图5。风扇控制器/温度传感器集成电路也可使用PWM或一个线性模式的控制方案。
在图4中画是一个类似的装置：而不是检测一个p-n结温度，它检测四个结和它的自己内部的温度。因此内部温度接近周围温度。周围温度的测量给出关于系统风扇是否正在适当地工作的指示。
在图5中显示，控制风扇是在遥测温度时集成电路的主要功能。这个部分的使用能在风扇控制的二个不同的模式之间选择。在PWM模式中，微处理控制风扇速度是通过改变送给风扇的信号周期者测量温度一种功能。它允许电力消耗远少于这个部分的线性模式控制所提供的。因为某些风扇在PWM信号控制它的频率下发出一种听得见的声音，这种线性模式可能是有利的，但是需要较高功率的消耗和附加的电路。额外的功耗是整个系统功耗的一小部分。
当温度超出指定界限的时候，这个集成电路提供中断微控制器的警告信号。这个被叫做过热温度的信号形式里，安全特征也被提供。如果温度升到一个危险级别的时候温控制器或软件锁上，警告信号就不再有用。然而，温度经由SMBus升高到一个水平，过热在没有微控制器被使用去控制电路。因此，在这个非逻辑控制器高温中，过热能被直接用去关闭这个系统电源，没有为控制器和阻力潜在的灾难性故障。
装置的这个数字I/O普遍使用在服务器，电池组和硬盘磁碟机上。为了增加服务器的可靠性温度在很多的位置中被检测：在主板(本质上是在底盘内部的周围温度)，在处理器钢模之内，和在其它发热元件例如图形加速器和硬盘驱动器。出于安全原因电池组结合温度传感器和使其最优化已达到电池最大寿命。
检测依靠中心马达的速度和周围温度的硬盘驱动器的温度有两个号的理由：在驱动器中读取错误增加温度极限。而且硬盘的MTBF大大改善温度控制。通过测量系统里面温度，就能控制马达速度将可靠性和性能最佳化。驱动器也能被关闭。在高端系统中，警告能为系统管理员指出温度极限或数据可能丢失的状况。
图6。温度超过某一界限的时候，集成电路信号能报警和进行简单的ON/OFF风扇控制。
图7.热控制电路部分在绝对温标形式下，频率与被测温度成比例的产生方波的温度传感器
图8。这个温度传感器传送它的周期与被测温度成比例的方波，因为只发送温度数据需要一条单一线，就需要单一光绝缘体隔离信道。
模拟正温度感应器
“模拟正量”传感器通常匹配比较简单的测量应用软件。这些集成电路产生逻辑输出量来自被测温度，而且区别于数字输入/输出传感器。因为他们在一条单线上输出数据，与串行总线相对。
在一个模拟正量传感器的最简单例子中，当特定的温度被超过的时候，逻辑输出出错：其它，是当温度降到一个温度极限的时候。当其它传感器有确定的极限的时候，这些传感器中的一些允许使用电阻去校正温度极限。
在图6中，装置显示购买一个特定的内在温度极限。这三个电路举例说明这个类型装置的使用：提供警告，关闭仪器，或打开风扇。
当需要读实际温度时，微控制器是可以利用的，在单线上传送数据的传感器可能是有用的。用微处理器的内部计数器，来自于这个类型温度感应器的信号很容易地被转换成温度的测量。图7传感器输出频率与周围温度成比例的方波。在图8中的装置是相似的，但是方波周期是与周围温度成比例的。
图9。用一条公共线与8个温度传感器连接的微控制器，而且从同一条线上接收每个传感器传送的温度数据。
图9，在这条公共线上允许连接达到八个温度传感器。当微控制器的I/O端口同时关闭这根线上的所有传感器的时候，开始提取来自这些传感器的温度数据。微控制器很快地重新装载接收来的每个传感器的数据，在传感器关闭期间，数据被编码。在特定时间内每个传感器对闸口脉冲之后的时间编码。分配给每个感应器自己允许的时间范围，这样就避免冲突。
通过这个方法达到的准确性令人惊讶：0.8 是典型的室温，正好与被传送方波频率的电路相匹配，同样适用于方波周期的装置。
这些装置在有线电线应用中同样显著。举例来说，当一个温度传感器被微控制器隔离的时候，成本被保持在一个最小量，因为只需要一个光绝缘体。这些传感器在汽车制造HVAC应用中也是很有效，因为他们减少铜的损耗数量。 温度传感器的发展：
集成电路温度传感器提供各式各样的功能和接口。同样地这些装置继续发展，系统设计师将会看见更多特殊应用就像传感器与系统接口连接的新方式一样。最后，在相同的钢模区域内集成更多的电子元件，芯片设计师的能力将确保温度传感器很快将会包括新的功能和特殊接口。
总结
通过这些天的查找资料，我了解了很多关于温度传感器方面的知识。我的大家都知道温度的一些基本知识，温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。利用温度所创造出来的传感器即温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。并且从资料中显示温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，在本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。
这些天,我通过许多的资料了解到两种不同材质的导体，如在某点互相连接在一起，对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体，所以称它为“热电偶”。我查找的资料显示数据:不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1℃时，输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在5～40微伏/℃之间。
热电偶传感器有自己的优点和缺陷，它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。 温度传感器是五花八门的各种传感器中最为常用的一种，现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。
温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。 温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6～300K范围内的温度。
非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可以用来测量运动物体、小目标还有热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度，也可以用于测量温度场的温度分布。资料显示，最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法、辐射法和比色法。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体所测温度才是真实温度。如果想测定物体的真实温度，就必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取绝于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关连，因此很难精确测量。在自动化生产中我发现往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，这样才能提高有效发射系数。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度(即是介质温度)进行修正而得到介质的真实温度。 现在，我通过这些天的努力，了解了很多温度传感器及其相关的一些传感器的知识。他们在我们生活中的应用及其广泛，我们只有加紧的学习加紧的完成自己所学专业的知识，了解相关的最新信息，我们才能跟上科技前进的步伐。
参考文献：
【1】刘君华.智能传感器系统.西安电子科技大学出版社,1993.3 【2】张富学.传感器电子学.国防工业电子出版社,1992.6 【3】王家桢等.传感器与变送器[M].北京清华出版社1996.5 【4】张正伟.传感器原理与应用[M].中央广播电视大学出版社,1991.3 【5】樊尚春.传感器技术及应用.北京航空航天大学出版社,2004.8 【6】赵负图.现代传感器集成电路.人民邮电出版社,2000.8 【7】谢文和.传感器技术及应用.高等教育出版社,2004.7 【8】赵继文.传感器与应用电路设计[M].科技出版社,2002.6 【9】陈杰,黄鸿.传感器与检测技术.高等教育出版社,2002.3 【10】黄继昌,徐巧鱼,张海贵等.传感器工作原理及应用实例.人民邮电出版社,1998.6
第三篇：进气温度压力传感器检查
进气压力温度传感器随车检测程序
1于.探概测在述发采 动用机速进度气密歧度管型内原理进的气发压动力机。管进理气系压统力机传构感配器置表中征，着进发气动压机力运传行感工元况件和用 构此的负进成计数载气速算值状压度得态推力密算参。度为出数型发实值动际一温机进起度提入用传管供发以感理动表元系想机征件统比参发用之例与动于空的机燃探气烧的测流油进发量喷实气动计射状际机量态空进方气气。。式供歧因发的给管此动重量内机，要的控进(元进制气实件气模压际之温块力进一度利温气。用度充，传量该传感)数感器。值器是与依
2.电路图
3.进气压力传感器测试 3.1.
将诊断仪连接到诊断接口上。将点火开关转到
ON
位。
3.2.
利用诊断仪读取进气压力值。
标准值：101 kPa(高原地区需与当地大气压力数值相符) 3.3.
如果读数与标准值偏差过大，则更换进气压力传感器。
3.4.
起动发动机，运转至水温
85
度，利用诊断仪读取压力值。
标准值：40±10 kPa 3.5.
压变力，读则数更应换有传微感小器的。变(化此，判如定果基读于数其与他标零准件值及偏线差束过都大工或作压正力常值的固条定件某下一。定)值不
4.进气温度传感器测试 4.1.
环境的用温故度障。诊如断不仪符在合不要着求车，的进情行况下一，步读。进气温度的数值应符合进气温度传感器所处
4.2.
将进气温度传感器从发动机上拆下。
电喷系统零部件随车检测程序
4.3.
利用数字万用表的欧姆档检查进气温度传感器的阻值。
传感器28086011标准值： º
测量1温00 度( C) 传3566感4287器～～阻3680值5426( Ω) 2300 12462569～～12572368 4.4.
如果阻值与标准值偏差过大，则更换传感器。
第四篇：半导体温度传感器
温度传感器的论文温度传感器设计论文
简述半导体温度传感器设计
摘要:传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量高居各种传感器之首。半导体传感器是利用某些半导体的电阻随温度变化而变化的特性制成的。半导体具有很宽的温度反应特性,各种半导体的温度反应区段不同。
关键词:半导体 温度传感器
一、温度传感器原理
温度是一个基本的物理量,自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。在半导体技术的支持下,相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。温度传感器有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。
1、接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。
2、非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触,又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬
)对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。 非接触测温优点:测量上限不受感温元件耐温程度的限制,因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温,主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展,辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展,700℃以下直至常温都已采用,且分辨率很高。
二、智能温度传感器发展的新趋势
进入21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
1、提高测温精度和分辨力 在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器,采用的是8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨力只能达到1℃。目前,国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器,所用的是9~12位A/D转换器,分辨力一般可达0.5~0.0625℃。
2、增加测试功能 新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择,主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式,有的还增加了低温极限扩展模式,操作非常简便。对某些智能温度传感器而言,主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率,分辨力及最大转换时间。 智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的。
3、可靠性及安全性设计 传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术,其噪声容限低,抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。新型智能温度传感器普遍采用了高性能的Σ-Δ式A/D转换器,它能以很高的采样速率和很
,再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术,来提高有效分辨力。Σ-Δ式A/D转换器不仅能滤除量化噪声,而且对外围元件的精度要求低。
三、半导体温度传感器测温原理及其关键技术
硅基IC电路中,可实现温度传感功能的元器件主要有集成电阻器、二极管、双极晶体管、MOS晶体管。当然,还有各种利用MEMS工艺制造的热敏电阻器、热电偶等,但目前基本上还与CMOS工艺不兼容。
1、双极晶体管温度传感器
二极管的电流包括扩散电流和耗尽层、表面层里的产生复合电流,后者在双极晶体管的基极互相抵消,所以,正向偏置的双极晶体管的集电极电流IC基本上都是纯扩散电流,若利用高精度电流源,令2个匹配晶体管的集电极电流相同,ΔVBE将和绝对温度成正比。但这样得到的温度电压曲线起点是绝对零度,对于-50～150℃的测温范围,电压输出不是0～5V,对于后端A/D来说,需要额外的电平移动电路。通过构造Vf=aVptat-VBE1和Vref=VBE1+aVptat可以得到任意的过零点TZ以及几乎不随温度变化的恒压源。采用BJT的优点是低成本、长期稳定性、高灵敏度、可预测性较高,以及相关温度的时间非依赖性。缺点是受自生成熟、工艺容差的影响,以及热循环后信号有小漂移和小数量级的非线性。为了工艺兼容,需要采用寄生三极管技术实现,主要有2种结构:纵向双极晶体管,横向双极晶体管。
2、CMOS温度传感器
利用CMOS构建温度传感器一般有2种途径。其一是利用MOS管的亚阈值区构造MOS管的PTAT,灵敏度可达1.32mV/℃,但对偏置源的依赖有100mV/V,且高
,因对阈值电压VT依赖大,在高性能要求时,必须有大范围的微调和校准,不具备长期稳定性;另一途径是通过强反型状态下,MOS管的载流子迁移率μ与VT和温度的关系加以测量。基于此有5种设计方案:即只基于μ随温度的改变;只基于VT随温度的改变;同时考虑VT和μ2个变量;利用MOS器件的零温度系数点,以及利用逻辑门延时随温度增加的原理来构建的数字环振。CMOS温度传感器和基于寄生BJT的温度传感器相比的主要优势在于模型精确,受封装影响小,在AC电源下衬底漏电小,且占用芯片面积小等优势,但其主要的缺点是受工艺波动的影响要大于后者,所以,产业界目前仍普遍采用CVBT技术。
3、半导体温度传感器
输出方式采用模拟输出的温度传感器需要外加线性化电路及校准,因此,会使成本增加。而数字化接口或频率输出能使性能更可靠,即使在量产时仍能保持其精确度。频率输出通常采用的方法是做一个环形振荡器或张驰振荡器。前者会受VDD变化的影响,而后者理论上与VDD无关。两者都基于相同的原理,通过对电容器的充放电产生振荡,充放电电流来源于某个温度敏感元件。为了数字接口输出,有通过片上计数器实现,其主要缺点是面积大;另一种方案是采用片上集成A/D,然后,通过I2C等总线协议输出。
结论
温度传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。该领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高,随着新一代温度传感器的开发和产业化,竞争也将变得日益激烈。
参考文献
缪家鼎, 徐文娟, 牟同升. 光电技术. 杭州: 浙江大学出版社
张英,王海容, 蒋庄德. 半导体吸收式光纤温度传感器的研究. 压电与声光,
Szekely V.Marta C.Kohari Z CMOS sensors for on-line thermal monitoring of VLSI circuits
第五篇：温度传感器试验论文程序清单
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附件一：硬件电路原理图
VCCE110UF/25VU1VCC9R18.2KR144.7KDS321DS18B2031P12P13P14P15P16P171234567889C51RESETP10P11P12P13P14P15P16P17EA/VPP20RDWRALE/PAD1123VCC19C130PCRY11.0592C2RXDPSENT0INT0T1INT11U28155P00P01P02P03P04P05P06P0739383736353433322117163012131415161718197910116X1P25P26P27P21P2218TXDU4A7407U4C7407U4E7407U5A7407236910132U4B7407U4D7407U4F7407VCC4128345612780.1K*7PRADGBCEFAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7IO/MRDWRALETMROUTTMRINCEPB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PC0PC1PC22930313233343536511121222324GLE1FGLE2FGLE3FGLE4FGLE5FAAAAAA874CZZ3BBBBB101010101010326272822232425E2VCC8272837PC038PC139PC2125PC3PC4PC5987698769876987698769ZZZZZFFFFFGFGAGAGAGAGAACpDBBBBBP23P24VCCGND30PX240RESETPC3PC4PC5CpDCpDCpDCpDCpD1415121329111020410UFDDDDD123451234512345123451234512EDEZEZEZEZEZELE1DELE2DELE3DELE4DELE5DCCCC1KU6R22.2KK1U3AR30.1KE34.7UFVCC74LS1412P12PC01275452U12A3LE1775452U12B5LE2275452U13A3LE3LED8U7LED8U8LED8U9LED8U10LED8U11LED8PC16CR10PC2ELE6DVCC1R42.2KK2U3BR50.1KE44.7UFVCCVCCF174LS1434P13PC367U13B5LE4PC412U14A3LE5PC567U14B5LE6754527545275452VCCR62.2KK3U3CR70.1K74LS14E54.7UFVCCR120.1K56P14P16R113KT19013FMQ-3VAD212E747UFC30.1UFC40.01UFC50.01UFR82.2KK4U3DR90.1KE64.7UF74LS1498P15P1713U3F74LS1412L1R130.3KVCC5B6B26GLE6F25
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源程序清单
TL
EQU 30H
;DS18B20温度传感器的第一个字节
TH
EQU 31H
;DS18B20温度传感器的第二个字节
TEM EQU 32H
;温度值
TMIN
EQU
33H
;温度下限
TMAX EQU
34H
;温度上限
BZ1
BIT
00H
;标志位1
BIT01
EQU
20H
BIT02
EQU
21H
BZ2 EQU
22H
BZ3
EQU
23H
DQ
BIT
P1.0
主程序
ORG
0000H MAIN: MOV SP,#70H
MOV A,#00H
MOV P1,A
MOV TMIN,#0FH
MOV TMAX,#28H
MOV BZ2,#00H
MOV BZ3,#00H
LOOP: LCALL
GET_TEMPER
LCALL
TEMPER
LCALL
KEY
MOV
A，BZ3
JNZ
NEXT
LCALL
WARN
NEXT: LCALL
DISPLAY
LJMP
LOOP
;温度获得程序
ORG
0100H GET_TEMPER:
LCALL INIT
JB
BZ1,S22
LJMP
GET_TEMPER S22: MOV
A,#0CCH
LCALL WRITE
MOV
A,#44H
LCALL WRITE
NOP GET01: LCALL INIT
JB
BZ1, GET02
;标志位2 ;标志位3 ;蜂鸣器发光二极管复位(低电平) ;给上限赋值
;给下限赋值 ;按健1标志位 ;按键4标志位
;读取此时的温度值
;把DS18B20传来温度转化为单个值
;调用键盘程序
;若BZ3为1，则跳转NEXT ;调用报警子程序
;调用显示程序 ;主程序循环 ;若BZ为一，则跳转S22 ;跳过ROMA匹配 ;发启动转换命令 2
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LJMP GET01 GET02: MOV A,#0CCH
;跳过ROM匹配
LCALL WRITE
MOV A,#0BEH
;发出读温度命令
LCALL WRITE
LCALL READ
;采集温度
RET
;初始化DS18B20
ORG
0200H INIT: SETB
DQ
;定时入口
NOP
CLR
DQ
MOV
R0, #0F0H
DJNZ
R0, $
;480?s复位脉冲(低电平)
SETB
DQ
MOV
R0, #1EH
DJNZ
R0, $
;等待60?s
JNB
DQ, INI1
;检测到低电平则置标志位
LJMP
INI2 INI1: SETB
BZ1
;置标志位,DS18B20存在
LJMP
INI3 INI2: CLR
BZ1
;清标志位,DS1B820不存在
LJMP
INI4 INI3: MOV
R0, #36H
DJNZ
R0, $
;低电平持续108?s INI4: SETB
DQ
RET
写DS18B20
ORG
0300H WRITE: MOV R2,#08H
;循环8次写入一个字节
CLR C WR1: CLR DQ
;数据线变低电平产生写起始信号
MOV R3,#03H
DJNZ R3,$
;低电平持续6s
RRC A
;写入位从A移到Cy
MOV DQ,C
;命令字按位依次送DS18B20
MOV R3,#0FH
DJNZ R3,$
;写过程持续30s
SETB DQ
DJNZ R2,WR1
RET
读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的数据
ORG
0400H
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READ: MOV R4,#02H
;将温度高位和低位元从DS18B20中读出
MOV R0,#TL
;低位元存入TL,高位存入TH RE00: MOV R2,#08H
;循环8次读一字节 RE01: CLR C
SETB DQ
NOP
NOP
;高电平持续2s
CLR DQ
NOP
NOP
NOP
;数据线低电平3s
SETB DQ
;数据线升高电平产生读起始信号
MOV R5, #04H
DJNZ R5, $
;等待8s
MOV C, DQ
MOV R3, #0CH
DJNZ R3, $
;读周期持续24s
RRC A
;读取数据移入A
DJNZ R2, RE01
MOV @R0, A
;读完1字节数据移入A
INC
R0
DJNZ R4, RE00
;读入2字节
RET
将从DS18B20中读出的温度数据进行转换
ORG
0500H TEMPER: MOV
A, #0F0H
ANL A, TL
;低字节高4位存入A
SWAP A
;A中高低四位互换
MOV TEM, A
MOV A, TL
;TL低四位移入A
JNB ACC.3,TEMPER01 ;去小数部分取整数
INC
TEM
;对小数部分四舍五入 TEMPER01:MOV A, TH
ANL A, #07H
;高字节低四位移入A
SWAP A
;高低四位互换
ORL A, TEM
;实际温度高低四位装配
MOV TEM,A
;把DB18B20采集温度送TEM
RET
;比较子程序
ORG
0600H WARN: CLR
C
MOV A, TEM
SUBB A,TMIN
;把现在的温度与下限比较
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JC
LIGHT
MOV A, TEM
SUBB
A,TMAX
;把现在的温度与上限比较
JNC ALARM FH: RET ALARM:SETB P1.6
;开启蜂鸣器
SJMP FH LIGHT: SETB P1.7
SJMP FH
按键子程序
ORG
0700H KEY: MOV A, #3FH
MOV P1, A
MOV A,P1
JB
ACC.2,KEY1
JB
ACC.3,KEY2
JB
ACC.4,KEY3
JB
ACC.5,KEY4 DONE: RET KEY1: INC
TMAX
LCALL
WARN
LCALL
DISPLAY
AJMP
DONE KEY2: DEC
TMAX
LCALL
WARN
LCALL
DISPLAY
AJMP
DONE KEY3: INC
TMIN
LCALL
WARN
LCALL
DISPLAY
AJMP
DONE KEY4:DEC
TMIN
LCALL
WARN
LCALL
DISPLAY
AJMP
DONE ;显示子程序
ORG
1000H DISPLAY:MOV DPTR, #0100H
MOV A, #0EH
MOVX @DPTR, A
MOV R5, #0FH
LOOP1: MOV R2, #01H
MOV A, TMAX
ACALL FB
ACALL DIR
;开启二极管发光 ;扫描键盘 ;按健1按下则调用KEY1 ;按健2按下则调用KEY2 ;按健3按下则调用KEY3 ;按健4按下则调用KEY4 ;LED端口地址赋给程序 ;方式控制字送A ;温度循环显示15次 显示温度上限值 5
;北京交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书
MOV
A, TEM
;显示当前温度值
ACALL
FB
ACALL
DIR
MOV
A, TMIN ;显示温度下限值
ACALL
FB
ACALL
DIR
DJNZ
R5, LOOP1
RET
;将温度值转换为BCD码
ORG
1100H FB: MOV
B,#0AH
;分半程序
DIV
AB
MOV
BIT01,A
MOV
BIT02,B
RET
ORG
1200H DIR: MOV
R0,#BIT01
MOV
A,R2
MOV
R3,#02H LD0: MOV
DPTR,#0103H ;C口地址送DPTR
MOVX
@DPTR,A
;字位码送C口
MOV
DPTR,#0102H ;B口地址送DPTR
MOV
A,@R0
;地址偏移量送A
ADD
A,#0CH
;修正A地址
MOVC
A,@A+PC
;查字形码表 DIR1: MOVX
@DPTR, A
;字形码送B口
MOV
R7,#02H
;设定延时时间
ACALL DL
;延时1ms
INC
R0
;修正显示缓冲区指针
MOV
A, R2
;字位码送A
RL
A
;显示下一位
MOV
R2, A
DJNZ
R3, LD0
RET DSEG0: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH DSEG1: DB 7DH, 07H, 7FH, 6FH, 77H, 7CH DSEG2: DB 39H, 5EH, 79H, 71H, 73H, 21H DSEG3: DB 31H, 6EH, 40H, 3EH, 00H, 00H DL: MOV
R6, #0FFH DL6: DJNZ
R6, DL6
DJNZ
R7, DL
RET
END