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        基于Protues的Arduino學習07-DS18B20與數字式溫度測量的實現

        作者:我不是奔跑哥   來源:我不是奔跑哥的blog   點擊數:  更新時間:2014年06月08日   【字體:
        這次我們使用數字式溫度傳感器DS18B20實現溫度測量,并且串口輸出溫度測量值。
        DS18B20是美國DALLAS半導體公司的數字化單總線智能溫度傳感器,與傳統的熱敏電阻相比,它能夠直接讀出被測溫度,并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9~12位的數字值讀數方式。從DS18B20讀出信息或寫入信息僅需要一根線(單總線)讀寫,總線本身也可以向所掛接的設備供電,而無需額外電源。
        DS18B20的性能特點如下:
        (1)單線接口方式實現雙向通訊; 
        (2)供電電壓范圍:+3.0V~+5.5V,可用數據線供電;
        (3)測溫范圍:-55~+125℃。固有測溫分辨率為0.5℃。
        (4)通過編程可實現9~12位的數字讀數方式;
        (5)支持多點的組網功能,多個DS18B20可以并聯在唯一的單總線上,實現多點測溫。
        DS18B20的外形及管腳排列如圖1所示,DS18B20引腳定義:(1)DQ為數字信號輸入/輸出端;(2)GND為電源地;(3)VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地)。


        圖1 DS18B20封裝圖
        首先,我們需要proteus仿真里面添加DS18B20數字式溫度傳感器,在元器件搜索欄中輸入“DS18B20”,并添加至元器件選擇欄中,如圖2所示。并將其DQ管腳接至數字口2腳,也就是ATmega328P的4管腳,同時接10kΩ的上拉電阻,VCC接至+5V,GND接至地端,修改后的Arduino UNO仿真圖如圖3所示。
        圖2 添加DS18B20傳感器

        圖3 修改后的Arduino UNO仿真板
        雙擊DS18B20、右擊選擇編輯參數屬性(第二項)如圖4所示、或者左擊選中DS18B20然后按下ctrl+E,會彈出如圖5所示的DS18B20設置框。設置框里有內部序列號【注】、當前溫度值、調節的最小變化量。
        【注】內部序列號用于單總線上掛有多個DS18B20的情況下,甄別不同的傳感器。只有內部序列號相同的DS18B20才會響應單總線上的命令并作出相應的響應。
        圖4 選擇“編輯屬性”一項

        圖5 DS18B20傳感器參數設置欄
        DS18B20設置完成后,下面進入Arduino編程部分。首先,在網上下載DallasTemperature的庫文件,然后解壓放置在arduino的libraries文件夾下面,啟動arduino IDE,進入example中的DallasTemperature中選擇simple文件并打開,如圖6所示。

        圖6 打開DS18B20例子
        Arduino代碼清單:
        #include <OneWire.h>
        #include <DallasTemperature.h>

        // Data wire is plugged into port 2 on the Arduino
        #define ONE_WIRE_BUS 2

        // Setup a oneWire instance to communicate with any OneWire devices (not just Maxim/Dallas temperature ICs)
        OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

        // Pass our oneWire reference to Dallas Temperature. 
        DallasTemperature sensors(&oneWire);

        void setup(void)
        {
          // start serial port
          Serial.begin(9600);
          Serial.println("Dallas Temperature IC Control Library Demo");

          // Start up the library
          sensors.begin();
        }

        void loop(void)
          // call sensors.requestTemperatures() to issue a global temperature 
          // request to all devices on the bus
          Serial.print("Requesting temperatures...");
          sensors.requestTemperatures(); // Send the command to get temperatures
          Serial.println("DONE");
          
          Serial.print("Temperature for the device 1 (index 0) is: ");
          Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0));  
        }
        編譯成功之后,導入proteus仿真軟件進行仿真。通過調節DS18B20的溫度值,可以看到串口輸出的溫度數值,以及與DS18B20設置的標準值之間的誤差!咀ⅰ繙囟葹0℃、25℃、50℃和100℃的仿真圖如圖7、8、9、10所示。
        【注】由于仿真環境為理想環境,傳感器為理想模型,僅能驗證能否對傳感器進行讀寫操作,初步地驗證程序的正確性。實際測量過程中,測量溫度與實際溫度會有一定的誤差,誤差大小和傳感器、環境等都有關系。
        圖7 溫度為0℃時的情況

        圖8 溫度為25℃時的情況

        圖9 溫度為50℃時的情況

        圖10 溫度為100℃時的情況
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