水性涂料分散剂第一章总体设计方案
1.1 计设要求
(1)基本范围-50℃-110℃
(2)精度误差小于0.5℃
(3)LED数码直读显示
1.2系统基本设计方案
方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。
铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质
中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200～650℃，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100Ω和10Ω，其允许的测量误差A级为±（0.15℃+0.002 |t|），B级为±（0.3℃+0.005 |t|）。
铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50～180℃测温。
方案二：采用DS18B20温度传感器，由于温度测量的普遍性，温度传感器的市场份额大大增加，居传感器首位。数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现在，新一代的DS18B20温度传感器体积更小、更经济、更灵活。DS18B20温度传感器测量温度范围为-55℃～+125℃。在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。 归元胶囊综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，比较其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，
所以选择方案二作为信号的输入通道。
2.1 DS1820温度传感器介绍
本温度报警器采用美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20（如图2.1），可以把温度信号直接转换成串行数字信号工微机处理，是模数转换器件，而且读DS18B20信息或写DS18B20信息仅需要单线接口，使用非常方便；其测温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃，可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；同时DS18B20在使用中不需要任何外围元件（仅需一个4.7K的上拉电阻），全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内，硬件电路十分简单。
图2.1：
1 ： GND 接地
2 ： DQ 数据输入/输出脚。对于单线操作：漏极开路（见“寄生电源”节）
3 ： VDD 可选的VDD 引脚。具体接法见“寄生电源”节
2.1.1 DS1820温度传感器特性
•独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯
•简单的多点分布应用
生产防锈纸生产线
•无需外部器件
•可通过数据线供电
•零待机功耗
•测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增。华氏器件-67~+2570F，以0.90F 递增
•温度以9 位数字量读出
•温度数字量转换时间200ms（典型值）
•用户可定义的非易失性温度报警设置
•报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件
•应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统
2.1.2 DS1820 供电的方法
DS1820 供电的方法是从VDD 引脚接入一个外部电源。这样做的好处是I/O线上不需要加强上拉，而
且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。另外，在单线总线上可以挂任意多片DS1820，而且如果它们都使用外部电源的话，就可以先发一个Skip ROM 命令，再接一个Convert T 命令，让它们同时进行温度转换。注意当加上外部电源时，GND 引脚不能悬空。温度高于100℃时，不推荐使用寄生电源，因为DS1820 在这种温度下表现出的漏电流比较大，通讯可能无法进行。在类似这种温度的情况下，强烈推荐使用DS1820 的VDD 引脚。对于总线控制器不知道总线上的DS1820 是用寄生电源还是用外部电源的情况，DS1820 预备了一种信号指示电源的使用意图。总线控制器发 出一个Skip ROM 协议，然后发出读电源命令，这条命令发出后，控制器发出读时间隙，如果是寄生电源，DS1820 在单线总线上发回“0”，如果是从VDD 供电，则发回“1”，这样总线控制器就能够决定总线上是否有DS1820 需要强上拉。如果控制器接收到一个“0”，它就知道必须在温度转换期间给I/O 线提供强上拉。
透明导电薄膜64 位（激）光刻ROM每只DS1820 都有一个唯一的长达64 位的编码。最前面8 位是单线系列编码（DS1820 的编码是19h）。下面48 位是一个唯一的序列号。最后8 位是以上56 位的CRC 码。（见
金属表面镜面处理图5）64位ROM 和ROM 操作控制区允许DS1820 做为单线制器件并按照详述于“单线总线系统”一节的单线协议工作。只有建立了ROM 操作协议，才能对DS1820 进行控制操作。这个协议用ROM 操作协议流程图来描述（图6）。单线总线控制器必须得天独厚提供5 个ROM 操作命令其中之一：1）Read ROM，2）Match ROM，3）Search Rom，4）Skip ROM，5）Alarm Search。成功进行一次ROM 操作后，就可以对DS1820 进行特定的操作，总线控制器可以发出六个存储器和控制操作命令中的任一个。CRC 发生器DS1820 中有8 位CRC 存储在64 位ROM 的最高有效字节中。总线控制器可以用64 位ROM 中的前56 位计算出一个CRC 值，再用这个和存储在DS1820 中的值进行比较，以确定ROM 数据是否被总线控制器接收无误。CRC 计算等式如下：CRC=X8+X5+X4+1DS1820 同样用上面的公式产生一个8 位CRC 值，把这个值提供给总线控制器用来校验传输的数据。在任何使用CRC 进行数据传输校验的情况下，总线控制器必须用上面的公式计算出一个CRC 值，和存储在DS1820 的64 位ROM 中的值或DS1820 内部计算出的8 位CRC 值（当读暂存器时，做为第9 个字节读出来）进行比较。CRC 值的比较以及是否进行下一步操作完全由总线控制器决定。当在DS1820 中存储的或由其计算的CRC 值和总线控制器计算的值不相符时，DS1820 内部并没有一个能阻止命令序列进行的电路。
2.1.3 DS1820存储器
DS1820 的存储器结构示于图8。存储器由一个暂存RAM 和一个存储高低温报警触发值TH 和TL 的非
无叶片风扇易失性电可擦除（E2）RAM 组成。当在单线总线上通讯时，暂存器帮助确保数据的完整性。数据先被写入暂存器，这里的数据可被读回。数据经过校验后，用一个拷贝暂存器命令会把数据传到非易性（E2）RAM 中。这一过程确保更改存储器时数据的完整性。
2.1.4 报警搜索操作
DS1820 完成一次温度转换后，就拿温度值和存储在TH 和TL 中的值进行比较。因为这些寄存器是8
位的，所以0.5℃位被忽略不计。TH 或TL 的最高有效位直接对应16 位温度寄存器的符号位。如果测得的温度高于TH 或低于TL，器件内部就会置位一个报警标识。每进行一次测温就对这个标识进行一次更新。当报警标识置位时，DS1820 会对报警搜索命令有反应。这样就允许许多DS1820 并联在一起同时测温，如果某个地方的温度超过了限定值，报警的器件就会被立即识别出来并读取，而不用读未报警的器件。
2.1.5 DS1820 的协议
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