基于DSP控制器与DS18B20的温度测量方法

　　1 引言

　　温度是一个与人们生活有密切关系的物理量,是工农业生产和科学实验中涉及到的重要参数,因此温度的测量有着非常重要的地位。随着 DSP 技术的高速发展,TMS320LF2407A(简称 2407A)作为一款性价比较高的DSP 芯片,在工业控制中有着广泛的应用。本文介绍了一种以2407A 为核心控制器, DS18B20 为温度传感器并用液晶模块作为温度实时显示器件的温度测量方法。

　　2 硬件设计

　　硬件主要包括主控制器、温度传感器、液晶显示模块、键盘、报警电路等 5 大部分。其中温度传感器DS18B20 把采集到的温度转换为数字信号,通过 I/O 接口传给2407A,2407A 启动ROM 内的控制程序驱动液晶模块,将采集到的温度实时显示出来。同时 DSP 外围的键盘及报警电路,分别用作温度常用参数的设置和温度超限的报警。硬件构成及连接如图 1 所示。

　　2.1 温度传感器

　　DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一款数字温度传感器, 具有 3 引脚封装形式,1 脚:GND, 地信号;2 脚:DQ, 数据输入 / 输出引脚; 3 脚: VD D, 外接供电电源输入端(当工作于寄生电源时此引脚必须接地)[1]。DS18B20采用单总线协议方式实现数据的双向传输, 多个DS18B20 可以并联到 3 根或 2 根线上,CPU 只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。其测温范围为 -55℃～+125℃,最高 12 位分辨率,精度可达± 0.5℃,支持+3～+5.5V 的电压范围。供电模式有寄生电源供电模式、寄生电源强拉供电模式以及外部电源供电模式等多种模式。在前两种方式下, 当总线上连接多个DS18B20 或传输距离较远时由于能量的不足,容易产生较大的测温误差, 在本文中采用外部电源供电方式与2407A 的 IOPC3 引脚相连。DS18B20 内部结构如图 2 所示[2],主要由 4 部分组成:64 位 ROM、温度传感器、温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。ROM 中的 64位序列号是出厂前被光刻好的, 它可以看作是该DS18B20 的地址序列码,每个 DS18B20 的 64 位序列号均不相同。ROM 的作用是使每一个DS18B20 都各不相同,这样就可以实现一根总线多个 DS18B20 的并联。

　　2.2 液晶显示模块

　　本文中使用的温度显示模块是具有ST7920 控制器的 JM12864M-2 汉字图形点阵液晶模块。可显示汉字及图形。模块供电电源为 +3.3V~+5V(内置升压电路,无需负压),DSP 完全满足其电压的要求。在液晶模块的各引脚中,VDD、VSS 分别为模块供电电源的正、负引脚;V0 为模块驱动电压输入引脚。模块有并行和串行两种连接方法,当 PSB=0 时为串行选择方式,当 PSB=1 时为并行选择方式,本文采用 8 位并行连接的方式实现液晶模块与 2407A 的数据通讯。硬件电路中液晶模块的RS、R/W、E、PSB、REST 控制引脚分别与 2407A 的IOPA3~7 引脚相连,液晶模块的数据引脚 DB0~7 分别与2407A 的 IOPB0~5 引脚相连。