В настоящее время широкое распространение получили термометры, принцип работы которых основывается на применении цифровых термодатчиков. Эти приборы позволяют измерять температуру организма и в режиме реального времени отслеживать состояние человека.
Цель настоящей работы построить термометр на базе цифрового термодатчика DS18B20.
На рис.1 приведена общий вид термодатчика DS18B20 компаний DALLAS.
Рис.1. Общий вид DS18В20
Основные функциональные возможности DS18B20 - его температурный преобразователь. Разрешающая способность температурного преобразователя может быть изменена пользователем. Выходные температурные данные датчика калиброваны в градусах Цельсия (табл.1).
Таблица1. Преобразование температуры
|
Т, C |
Цифровой выход (двоичный) |
Цифровой выход (Hex) |
|
+125 |
0000011111010000 |
07D0H |
|
+85 |
0000010101010000 |
0550H |
|
+25.0625 |
0000000110010001 |
0191H |
|
+10.125 |
0000000010100010 |
00A2H |
|
+0.5 |
0000000000001000 |
0008H |
|
0 |
0000000000000000 |
0000H |
|
-0.5 |
1111111111111000 |
FFF8H |
DS18B20 цифровой термометр с программируемым разрешением, которое может сохраняться в памяти прибора. DS18B20 обменивается данными по 1-проводной шине и при этом может быть как единственным устройством на линии так и работать в группе. Каждый датчик имеет уникальный 64-битный последовательный код, который позволяет, общаться с множеством датчиков, установленных на одной шине. DS18B20 использует исключительно 1-Wire протокол
- при этом формируется соединение, которое осуществляет коммуникацию на шине, используя всего один управляющий сигнал. Все процессы на шине управляются центральным микроконтроллером [1].
Рассмотрим функциональную схему устройства, предназначенная для управления и индикации выходных данных термодатчика (рис.2).
Рис.2. Функциональная схема устройства: МК- микроконтроллер,
Р- регистр (преобразователь), И- индикатор, DS18B20- термодатчик, R- резистор
В качестве микроконтроллера был выбран PIC16F676 компаний Microchip. Индикатором служит семисегментный индикатор с общим катодом питания.
DS18B20 может также быть запитан обычным методом, соединением внешнего электропитания к выводу VDD, как показано в рис. 2. Шина должна быть подключена к источнику питания через подтягивающий резистор, так как все устройства связаны с шиной, используют соединение через Z-состояния или вход открытого стока. Используя эту шину, микроконтроллер (устройство управления) идентифицирует и обращается к датчикам температуры, используя 64- битовый код прибора. Поскольку каждый прибор имеет уникальный код, число приборов, к которым можно обратиться на одной шине, фактически неограниченно. Когда термодатчик выполняет температурные преобразования или копирует данные с ОЗУ в память EEPROM, может потреблять ток до 1.5 mA [2].
Принципиальная схема, собранная на программе Proteus, изображена на рис.3. Схема показывает как работает это устройсво в действительности. Сигнал, преобразованный термодатчиком DS18B20, передается на микроконтроллер PIC16F676. Для стабилизаций напряжения был задействован стабилизатор 7805, 5в. Импульс, обработанный микроконтроллером идет в регистр параллельного преобразования 74HC595 и информация отображается на семисегментном индикаторе с общим катодом питания.
Рис.4. Принципиальная схема термометра
ЛИТЕРАТУРА
- Яценков В.С Микроконтроллеры MICROCHIP. Практическое руководство. – М.: Горячая линия-Телеком, 2002. – 203с.
- Чернов Г. – Описание работы датчиков температуры. Днепропетровск.: ДМК Пресс, 2009. –6с.
- Котюк А.Ф. Датчики в современных измерениях. – М., 2007. - 96с.
- Э.Парр. Программируемые контроллеры. – М.: БИНОМ, 2007.