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基于DS1624传感器的温度测试系统的研究

作者: 发布时间:2020-01-22 17:25:53 阅读: 59 次

前言:本文介绍了利用数字式温度传感器DS1642组成温度测试系统,该测试系统具有组成简单,测试范围广,精度高等,符合温度测试系统的各方面要求,且与计算机接口能为测试提供周期更长的测试。针对数字温度传感器DS1642的温度滞后性,利用动态补偿方法进行了研究。

关键词:温度测试 DS1642 动态补偿

    在测试领域,温度传感器的运用越来越广泛,较多使用的有热敏电阻、热电偶、集成式模拟温度传感器等,其特点是测试的温度范围有所其别,测量精度低,且外围电路复杂,测试的结果无法保存,缺乏长时间测试的特点。DALLAS公司的数字式温度传感器DS1624,其主要功能含有测量功能和存储器功能构成测试系统时,与之相连的接口电路简单且外围电路关系明确与之相连的功能强大的单片机能通过输入输出接口,协调控制与之相连的外围设备,达到测量与控制的作用。而且加上多片DS1624可以用一个控制器芯片控制具有测试系统需求的13位数字温度显示输出,精度可以达到一般温度测试系统要求DS1624更低2.7V电压工作稳定完全满足在低功耗的温度测试系统中使用。

1  传感器DS1642

综合考虑了测量精度、经济性、测温范围、测温系统复杂程度, DS1624温度传感器作为。DS1624的组成只需简单的外部增加合适的电路元器件,就可以满足测试系统需要的功能要求,其优点是该芯片能直接进行片内温度A/D量转化, 且具有13位数字量的直接输出,配备合适的元件组成抗干扰能力强的电路,采用2线I2C总线传送接收数据,封装形式为DIP8SOIC8两种。[1]

DS1624工作电路中具有独有的在线温度测量功能。它一个对温度高度敏感的振荡1给出了所测的温度和输出数据的关系MSB在前,LSB在后。
1温度与输出数据关系表:

图片1.png 

1 温度与输出数据关系表

    213位温度寄存器中存储温度值的数据格式:
       高八位字节                    低八位字节

S

B14

B13

B12

B11

B10

B9

B8

B7

B6

B5

B4

B3

0

0

0

2 温度值的数据存储格式

片上的配置/状态寄存器决定DS1621的工作方式,如表3,该寄存器的定义如下:

DONE

1

0

0

1

0

1

1SHOT

3 配置/状态寄存器格式
 2  温度测试芯片单片机AT89C2051[2]

根据测试系统需求,我们选用ATMEL公司的功能强大的单片机AT89C2051,该芯片的主要特点是RAM空间大,且在进行软件编程时能进行程序的多次擦写,标准DIP20封装,更低工作电压可以达到2.7 V,电池供电方便。在AT89C2051芯片内部,利用其强大的程序存储器空间范围,我们在测试系统的结构中设置了温度数据采集系统、显示系统、计算机接口装置等程序功能接口与模块。

3  温度测试框图

温度测试框图见图1

图片2.png 

1 温度测试框图原理

4  典型电路原理,见图2

图片3.png 

2 典型电路原理

5 接口电路及软件实现

温度控制中,主要是涉及到计算机控制系统与单片机接口及软件的编写,来实现数据采集与处理,利用通讯端口对测试系统进行控制;单片机与显示系统的软件程序编写。与显示系统接口可以使用I2C总线方式。AT89C2051单片机编程语言可以选用C语言进行编程。

6  数字温度传感器自适应补偿原理

    利用软件技术和硬件技术的结合能很好的对测量控制系统进行有效的互补,在该测试系统中,在传感器后增加一个补偿环节,拓宽其工作频带,可有效改善传感器的动态响应性能[4-5]。图3为数字温度传感器自适应动态补偿原理框图。

图片4.png 

3 数字温度传感器自适应动态补偿原理框图

 

7  结论

   通过对DS1642温度测控系统的研究分析,并通过AT89C2051单片机与计算机等外围设备期间的结合,具有一定的实践指导意义,在测试系统中的自适应补偿原理的运用,更好的凸显该系统的强大功能,弥补该温度测控系统的不足。

[1] ATASHEET,DALLAS semi-conductor INC. http://www. dalsemi.com

[2] DATASHEET,ATMEL INC.,http://www.atmel.com

[3] 雷敏,王志中,马勤弟,等。薄膜热电偶的动态特性及动态补偿研究[J].计量学报,1999,203):182-186.

[4] 刘君华.智能传感器系统[M].西安:西安电子科技大学出版社,1999:258-263.