實(shí)驗(yàn)報(bào)告DS18B20溫度檢測(cè)控制

1、實(shí)訓(xùn)五實(shí)訓(xùn)五 ds18b20ds18b20 溫度檢測(cè)控制實(shí)訓(xùn)溫度檢測(cè)控制實(shí)訓(xùn) 一、實(shí)訓(xùn)目的一、實(shí)訓(xùn)目的 1.溫度傳感器電路的工作原理。 2.了解溫度控制的基本原理。 3.掌握一線總線接口的使用。 二、實(shí)訓(xùn)說明二、實(shí)訓(xùn)說明 1.dallas 最新單線數(shù)字溫度傳感器 ds18b20 簡介 dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 ds1820 是世界上第一片支持 “一線總線”接口 的溫度傳感器?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3v5.5v 的電

2、壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。 ds18b20 測(cè)量溫度范圍為 -55c+125c，在-10+85c 范圍內(nèi),精度為0.5 c。ds18b20 可以程序設(shè)定 912 位的分辨率，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 eeprom 中，掉電 后依然保存。 ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64 位光刻 rom、溫度傳感器、非揮發(fā)的 溫度報(bào)警觸發(fā)器 th 和 tl、配置寄存器。ds18b20 的管腳排列如下: dq 為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；gnd 為電源地；vdd 為外接供電電源輸入端（在 寄生電源接線方式時(shí)接地） 。 光刻 rom 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的

3、，它可以看作是該 ds18b20 的 地址序列碼。64 位光刻 rom 的排列是：開始 8 位（28h）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 ds18b20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校訓(xùn)碼 （crc=x8+x5+x4+1） 。光刻 rom 的作用是使每一個(gè) ds18b20 都各不相同，這樣就可 以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) ds18b20 的目的。 ds18b20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例:用 16 位符 號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 0.0625/lsb 形式表達(dá)，其中 s 為符號(hào)位。 ls byte: bit7bit6bit5bi

4、t4bit3bit2bit1bit0 232221202-12-22-32-4 ms byte: bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8 sssss262524 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18b20 的兩個(gè) 8 比特的 ram 中，二進(jìn)制中的前 面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 0.0625 即可得 到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 0.0625 即可得到 實(shí)際溫度。 例如+125的數(shù)字輸出為 07d0h，+25.0625的數(shù)字輸出為

5、0191h，-25.0625的數(shù)字輸 出為 ff6fh，-55的數(shù)字輸出為 fc90h。 溫度數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制） 數(shù)據(jù)輸出（十六進(jìn)制） +1250000 0111 1101 000007d0h +850000 0101 0101 00000550h +25.06250000 0001 1001 00010191h +10.1250000 0000 1010 001000a2h +0.50000 0000 0000 10000008h 00000 0000 0000 00000000h -0.51111 1111 1111 1000fff8h -10.1251111 1111 0101 1110

6、ff5eh -25.06251111 1110 0110 1111fe6fh -551111 1100 1001 0000fc90h ds18b20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器 ds18b20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 ram 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 e2ram,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 th、tl 和結(jié)構(gòu)寄存器。 暫存存儲(chǔ)器包含了 8 個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫 度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是 th、tl 的易失性拷貝，第 五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、 七、八個(gè)字

7、節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。 該字節(jié)各位的意義如下： tmr1r011111 低五位一直都是 1 ，tm 是測(cè)試模式位，用于設(shè)置 ds18b20 在工作模式還是在測(cè)試模式。 在 ds18b20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)。r1 和 r0 用來設(shè)置分辨率，如下表所示： （ds18b20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位） 分辨率設(shè)置表: r1r0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 009 位93.75ms 0110 位187.5ms 1011 位375ms 1112 位750ms 根據(jù) ds18b20 的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 ds18b20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀 寫之前都要

8、對(duì) ds18b20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 rom 指令，最后發(fā)送 ram 指令，這樣才 能對(duì) ds18b20 進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主 cpu 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，ds18b20 收到信號(hào)后等待 1660 微秒左右，后發(fā)出 60240 微秒的存在低脈沖，主 cpu 收到此信號(hào)表 示復(fù)位成功。 2、本實(shí)訓(xùn)在讀取溫度的基礎(chǔ)上，完成類似空調(diào)恒溫控制的實(shí)訓(xùn)。用加熱電阻代替加熱電 機(jī),制冷采用自然冷卻。溫度值通過 led 靜態(tài)顯示電路以十進(jìn)制形式顯示出來，制冷采用自然 冷卻。 三、實(shí)訓(xùn)步驟三、實(shí)訓(xùn)步驟 1.用二號(hào)導(dǎo)線分別連接單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)的 p1.4、p2.0 到 ds1

9、8b20 模塊的 t-con、 out，連接 rxd(p3.0)、txd(p3.1)到串行靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊的 din、clk 端。 2.將 89s52 芯片插到單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)模塊的 40p 鎖緊插座中，請(qǐng)注意芯片的方向：缺請(qǐng)注意芯片的方向：缺 口朝上?？诔?。用二號(hào)導(dǎo)線連接單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)模塊的 ea/vp 端到電源模塊的+5v。 3.接好 ac 220v 電源，打開相關(guān)模塊的電源開關(guān), 用 isp 下載器將“th19_ds18b20.hex” 文件下載到 89s52 芯片中運(yùn)行（ispisp 下載器的使用查看附錄二）下載器的使用查看附錄二） 。 4.實(shí)訓(xùn)現(xiàn)象: 串行靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊顯示

10、“xx”為十進(jìn)制溫度測(cè)量值， “xx”為十進(jìn)制溫 度設(shè)定值，當(dāng)加熱到設(shè)定的控制溫度時(shí)如 40 度時(shí)，停止加熱。 四、實(shí)訓(xùn)電路圖四、實(shí)訓(xùn)電路圖 本實(shí)訓(xùn)需要用到單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)模塊（c 區(qū)），ds18b20 模塊（a4 區(qū)）, 串行靜態(tài)數(shù) 碼顯示模塊(a2 區(qū))。單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)電路原理參考附錄三, 串行靜態(tài)數(shù)碼顯示電路原理 參考實(shí)訓(xùn)十圖 10.1,ds18b20 溫度控制接口電路原理參考圖 19.1。 r6a4 75/2w gnd 1 dq 2 vcc 3 q3a4 ds18b20 p2a4 out 1 23 q2a4 tip122 +12v_a4 p1a4 t-con led1a4 hea

11、ton q1a4 9013 vcc_a4 r2a4 1k r1a4 10k r4a4 470 r5a4 510 r3a4 2.4k gnd vcc_a4 12 34 56 j1a4 vcc vcc_a4+12v_a4 +12vvcc led2a4 vcc r7a4 510 vcc_a4 圖 19.1 ds18b20 溫度控制接口電路 五、實(shí)訓(xùn)源程序五、實(shí)訓(xùn)源程序 temper_l equ 29h ;用于保存讀出溫度的低 8 位 temper_h equ 28h ;用于保存讀出溫度的高 8 位 flag1 equ 38h ;是否檢測(cè)到 ds18b20 標(biāo)志位 a_bit equ 20h ;數(shù)碼管

12、個(gè)位數(shù)存放內(nèi)存位置 b_bit equ 21h ;數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置 ledbuf equ 30h temp equ 55h din bit p1.0 clk bit p1.1 org 0000h ljmp start org 0100h start: setb p1.4 main: lcall get_temper ;調(diào)用讀溫度子程序 mov a,29h mov c,40h ;將 28h 中的最低位移入 c rrc a mov c,41h rrc a mov c,42h rrc a mov c,43h rrc a mov 29h,a lcall displayresult lcall

13、displayled ;調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序 lcall delay1 ajmp main init_1820: ;這是 ds18b20 復(fù)位初始化子程序 setb p2.0 nop clr p2.0 mov r1,#3 ;主機(jī)發(fā)出延時(shí) 537 微秒的復(fù)位低脈沖 tsr1: mov r0,#107 djnz r0,$ djnz r1,tsr1 setb p2.0 ;然后拉高數(shù)據(jù)線 nop nop nop mov r0,#25h tsr2: jnb p2.0,tsr3 ;等待 ds18b20 回應(yīng) djnz r0,tsr2 ljmp tsr4 ; 延時(shí) tsr3: setb flag1 ; 置標(biāo)

14、志位,表示 ds1820 存在 ljmp tsr5 tsr4: clr flag1 ; 清標(biāo)志位,表示 ds1820 不存在 ljmp tsr7 tsr5: mov r0,#117 tsr6: djnz r0,tsr6 ; 時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間 tsr7: setb p2.0 ret get_temper: ; 讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值 setb p2.0 lcall init_1820 ;先復(fù)位 ds18b20 jb flag1,tss2 ret ; 判斷 ds1820 是否存在?若 ds18b20 不存在則返回 tss2: mov a,#0cch ; 跳過 rom 匹配 lcall write_

15、1820 mov a,#44h ; 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 lcall write_1820 ;這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間,等待 ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束,12 位的話 750 微秒 lcall delay1 lcall init_1820 ;準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位 mov a,#0cch ; 跳過 rom 匹配 lcall write_1820 mov a,#0beh ; 發(fā)出讀溫度命令 lcall write_1820 lcall read_18200 ; 將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到 35h/36h ret ;寫 ds18b20 的子程序(有具體的時(shí)序要求) write_1820: mov r2,#8

16、;一共 8 位數(shù)據(jù) clr c wr1: clr p2.0 mov r3,#6 djnz r3,$ rrc a mov p2.0,c mov r3,#23 djnz r3,$ setb p2.0 nop djnz r2,wr1 setb p2.0 ret ; 讀 ds18b20 的程序,從 ds18b20 中讀出兩個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù) read_18200: mov r4,#2 ; 將溫度高位和低位從 ds18b20 中讀出 mov r1,#29h ; 低位存入 29h(temper_l),高位存入 28h(temper_h) re00: mov r2,#8;數(shù)據(jù)一共有 8 位 re01: clr

17、 c setb p2.0 nop nop clr p2.0 nop nop nop setb p2.0 mov r3,#9 re10: djnz r3,re10 mov c,p2.0 mov r3,#23 re20: djnz r3,re20 rrc a djnz r2,re01 mov r1,a dec r1 djnz r4,re00 ret displayled: ;顯示子程序 mov ledbuf+5,#10h mov r0,#ledbuf mov r1,#temp mov r2,#8 dp10: mov dptr,#ledmap mov a,r0 movc a,a+dptr mov r

18、1,a inc r0 inc r1 djnz r2,dp10 mov r0,#temp mov r1,#8 dp12: mov r2,#8 mov a,r0 dp13: rlc a mov din,c clr clk setb clk djnz r2,dp13 inc r0 djnz r1,dp12 ret ledmap: db3fh,6h,5bh,4fh,66h,6dh ;0，1，2，3，4，5 db7dh,7h,7fh,6fh,77h,7ch ;6，7，8，9，a，b db58h,63h,7bh,71h,00h,40h ;c，o，e，f， , - db 63h,39h,63h displayresult: mov ledbuf, #10h mov ledbuf+3, #14h mov ledbuf+4, #13h goon: mov a,29h ;將 29h 中的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成 10 進(jìn)制 mov b, #10 div ab mov ledbuf+1, a ;3 mov a, b m