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单总线温度传感器的EDA控制方法

2023-01-12 来源:意榕旅游网
单总线温度传感器的EDA控制方法 1 硬件接口电路       DS18B20是单总线数字温度传感器,测量温度范围从-55℃到125℃,测量精度为±0.5℃,通过单总线可直接输出所测温度的二进制数据,数字量的输出位数可通过编程控制,在9位至12位(含符号位)之间选择。该器件有三个端口,分别是电源端、地端、单总线数据端,在使用时将FPGA的I/O口和DS18B20的单总线连接,通过单总线实现FPGA与DS18B20之间的数据收发,接口电路如图1所示。                  2 软件控制程序         控制DS18B20进行温度测量和读取主要包括三个步骤:器件初始化、发送写寄存器命令和发送读寄存器命令,该功能代码写在核心控制模块中,软件流程如图2所示。其中初始化是通过FPGA向总线发送低电平复位信号,持续时间为480-600us,然后FPGA释放总线,单总线经过上拉电阻会被拉至高电平,当DS18B20检测到上升沿之后,等待15-60us后将发出60-256us的低电平存在脉冲作为响应,如果FPGA检测到响应脉冲则初始化成

功。                  初始化成功后,FPGA通过向总线发送命令来控制传感器的温度采集,程序中用到的主要命令如下:0XCC为跳过ROM检测命令;0X44为启动温度转换命令;0XBE为从DS18B20读取温度测量数值。         在顶层代码中除了核心控制模块外,还包括包括分频模块和显示模块。         其中,分频模块将实验板上50M Hz时钟转换为1MHz输出到核心控制模块,用于控制FPGA对单总线的读、写时序。         显示模块用于将读取到的温度数据转换为十进制数据,并通过数码管进行动态显示。由于温度寄存器默认采用12位二进制数据来存储,最高位为符号位,温度分辨率为0.0625℃,如图3所示。当温度为正数时符号位为0;当温度为负数时符号位为1,且数据位采用补码的形式。因此,将温度转换成十进制数据时,首先判断符号位,当符号位为1时,先由二进制数据求出原码,再转换为十进制,最后乘以温度分辨率0.0625得到实测温度;当符号

位为0时,直接将二进制转换为十进制,再乘以温度分辨率。                  将编译好的sof程序下载到实验板中运行,能够实现环境温度的测量和显示,实际效果如图5所示。基于以上方法的温度控制系统硬件电路简单,实时性强,能够进行多路温度监控,应用范围广泛。  

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