溫度檢測與控制實驗報告

1、實驗三十二溫度傳感器溫度控制實驗、實驗目的1. 了解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、實驗說明這是一個綜合硬件實驗，分兩大功能：溫度的測量和溫度的控制1. DALLAS最新單線數字溫度傳感器DS18B20簡介Dallas 半導體公司的數字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器?，F場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產 品等。 與前一代產品不同，新的產品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統設計更靈活、方便。DS18

2、B20測量溫度范圍為 -55 ° C+125 ° C,在-10+85 °C范圍內，精度為土 0.5 ° C。DS18B20可以程序設定 912位的分辨率，及用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20內部結構CALLAS1BB3D12 3DS18B20內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。 DS18B20的管腳排列如下：DQ為數字信號輸/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在入寄生電源接線方式時接地）。光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它

3、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 ）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面 56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1 ）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。號位。DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例:用16位LS Byte:Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit11 Iff 儀a FM." ftl.Stetaw"-1迸11 # J十*域14'Si,Wj 1

4、.OHMS Bvtc廠髯11 Jrii符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以0.0625 C /LSB 形式表達，其中S為符MS ByteBit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8這是12位轉化后得到的12位數據， 存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0,這5位為0,只要將測到的數值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0,這5位為1，測到的數值需要取反加1再乘于 0.0625即可得到實際溫度。例如+125 C的數字輸出為 07D0H , +25.0625 C的數字輸出為0191H , - 25.0625

5、 C的數字輸出為FF6FH , - 55 C的數字輸出為FC90H。溫度數據輸出（二進制）數據輸出（十六進制）+125 C0000 0111 1101 000007D0h+85 C0000 0101 0101 00000550h+25.0625 °C0000 0001 1001 00010191h+10.125 C0000 0000 1010 001000A2h+0.5 C0000 0000 0000 10000008h0C0000 0000 0000 00000000h-0.5 C1111 1111 1111 1000FFF8h-10.125 C1111 1111 0101 111

6、0FF5Eh-25 .0625 C1111 1110 0110 1111FE6Fh-55 C1111 1100 1001 0000FC90hDS18B20溫度傳感器的存儲器DS18B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個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和結構寄存器。暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié)， 前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結構寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內容在每一次上電復位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用于內部計算。第九個字

7、節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。該字節(jié)各位的意義如下：TMR1R011111低五位一直都是1 , TM是測試模式位，用于設置 DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設置為 0，用戶不要去改動。R1和R0用來設置分辨率，如下表所示:（DS18B20出廠時被設置為12位）分辨率設置表:R1R0分辨率溫度最大轉換時間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms根據DS18B20的通訊協議，主機控制 DS18B20完成溫度轉換必須經過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送 RAM指令，這樣才

8、能對 DS18B20進行預定的操作。復位要求主CPU將數據線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待1660微秒左右，后發(fā)出 60240微秒的存在低脈沖，主CPU收 到此信號表示復位成功。2. 本實驗在讀取溫度的基礎上， 完成類似空調恒溫控制的實驗。 用加熱電阻代替加熱電機 , 制冷采用自然冷卻。溫度值通過 LED 靜態(tài)顯示電路以十進制形式顯示出來，同時顯示電路還將顯示設定的恒溫值，通過鍵盤可以改變設定值。按一次升高鍵，恒溫值加 C,按一次降低鍵，恒溫值減小1 Co恒溫值在2 C50 C范圍內可調。當實際溫度低于設定的恒 定溫度2 C時，單片機發(fā)出指令信號，繼電器吸合， 紅色LE

9、D點亮，加熱電阻開始加熱。當溫度超過設定的恒溫值2C時，單片機發(fā)出指令信號，繼電器斷開，紅色LED熄滅，加熱電阻停止加熱，制冷采用自然冷卻。三、實驗內容及步驟1. 用串行數據通信線連接計算機與仿真器，把仿真器插到模塊的鎖緊插座中，請注意仿真器的方向：缺口朝上。2. 打開 Keil uVision2 仿真軟件，首先建立本實驗的項目文件， 接著添加“ DS18B20.ASM ” 源 程序，編譯無誤后，全速運行程序。3. 程序正常運行后，按下自鎖開關控制' o 5LED 數顯為“ XX20 ”，“ XX ”為十進制溫度測量值，當氣溫低于0C,或者模擬信號輸入端的電位器沒有逆時針旋到底時，溫度

10、值前面出現“-”號?！?20”為十進制溫度設定值，按設定鍵升高、降低可以改變設定值。當測量值小于設定值2個字時，加熱啟動，當實際值超過設定值2個字時，加熱停止。4. 可把源程序編譯成可執(zhí)行文件，燒錄到89C51芯片中。四、源程序LEDBUF EQU 60H；顯示緩存 1TEMPEQU 65H；顯示緩存 2UPEQU 1； 1 鍵定義為增加鍵DOWNEQU2； 2 鍵定義為減小鍵LOWLIMIT EQU2；設定值最低為2HIGHLIMIT EQU50；設定值最高為50DS18B20 標志FLAG1 EQU 38H；是否檢測到 位SETTEMP EQU 50H；溫度設定值緩存CURTEMP EQU

11、 29H；溫度實際值緩存DINBIT P3.0；串行顯示數據口CLKBIT P3.1；串行顯示時鐘口ORG 0000HLJMP STARTORG 0100HSTART:MOV SETTEMP, #20；設定值初值 20MLOOP:LCALL TESTKEY；測試鍵盤是否有鍵按下CJNE A,#03H,KEYPRESSED；有鍵按下，處理按鍵MLOOP1:ACALL DISPLAYRESULT；無鍵按下，調顯示ACALL DISPLAYLEDACALL GET_TEMPER；調用讀溫度子程序MOV A, CURTEMPJBACC.7, LE0；為負值CLR CMOV B, SETTEMP；為正值

12、時與設定值比較DEC B DEC B SUBB A, B JNC GN2LE0: SETB P3.2 SJMP GN4GN2: MOV A, CURTEMP SETB C MOV B, SETTEMP INC B INC B SUBB A, B JC GN4 CLR P3.2 SJMP GN4GN4: ACALL DELAY1 LJMP MLOOP KEYPRESSED: ；處理按鍵 LCALL GETKEY MOV B, A XRL A, #DOWN JNZ KEY0 MOV A, SETTEMP XRL A, #LOWLIMIT JZ KEY1 DEC SETTEMP SJMP KEY1K

13、EY0: MOV A, B XRL A, #UP JNZ KEY1 MOV A, SETTEMP XRL A, #HIGHLIMIT JZ KEY1 INC SETTEMPKEY1: LJMP MLOOP1 INIT_1820: SETB P2.0 NOP CLR P2.0 MOV R1,#3TSR1: MOV R0,#107；小于（設定值 -2 ），加熱；大于（設定值 +2 ），停止加熱；大循環(huán)；讀取鍵值；這是 DS18B20 復位初始化子程序；主機發(fā)出延時 537 微秒的復位低脈沖DJNZ R0,$DJNZ R1,TSR1SETB P2.0 ；然后拉高數據線 NOPNOPNOPMOVR0,

14、#25HTSR2: JNBP2.0,TSR3；等待 DS18B20 回應DJNZR0,TSR2LJMPTSR4；延時TSR3: SETBFLAG1；置標志位 , 表示 DS1820存在LJMPTSR5TSR4: CLRFLAG1；清標志位 , 表示 DS1820不存在LJMPTSR7TSR5: MOVR0,#117TSR6: DJNZR0,TSR6；時序要求延時一段時間TSR7: SETBP2.0RETGET_TEMPER:；讀出轉換后的溫度值SETBP2.0LCALLINIT_1820；先復位 DS18B20JBFLAG1,TSS2RET判斷 DS1820 是否存在 ? 若 DS18B20

15、不存在則返回TSS2: MOVA,#0CCH；跳過 ROM 匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H；發(fā)出溫度轉換命令LCALLWRITE_1820；這里通過調用顯示子程序實現延時一段時間, 等待 AD 轉換結束LCALLDELAY1LCALLINIT_1820；準備讀溫度前先復位MOVA,#0CCH；跳過 ROM 匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH；發(fā)出讀溫度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200；將讀出的溫度數據保存到35H/36HMOVA,CURTEMPMOVC,40H；將 28H 中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCA

16、MOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOVCURTEMP,ARETWRITE_1820:；寫 DS18B20的子程序 （ 有具體的時序要求 ）MOVR2,#8；一共 8 位數據CLRCWR1: CLRP2.0MOV R3,#6DJNZ R3,$RRC AMOV P2.0,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB P2.0NOPDJNZ R2,WR1SETB P2.0RETREAD_18200:；讀 DS18B20MOVR4,#2MOVR1,#CURTEMPRE00: MOV R2,#8RE01: CLR C SETB P2.0 NOP NOP CLR P2.0 NOP

17、 NOP NOP SETB P2.0 MOV R3,#9RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C,P2.0 MOV R3,#23RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RETDISPLAYLED:MOV R0,#LEDBUFMOV R1,#TEMP MOV R2,#5DP10: MOV DPTR,#LEDMAP, 從 DS18B20 中讀出兩個字節(jié)的溫度數據 DS18B20 中讀 ；將溫度高位和低位從 出；低位存入 29H, 高位存入 28H ；數據一共有 8 位數碼管顯示MOV A,R0MO

18、VC A,A+DPTRMOVR1,AINCR0INCR1DJNZR2,DP10MOV R0,#TEMPMOV R1,#5DP12: MOV R2,#8MOV A,R0DP13: RLC AMOV DIN,C CLR CLK SETB CLKDJNZ R2,DP13INC R0DJNZ R1,DP12RETLEDMAP: DB3FH,6,5BH,4FH,66H,6DH；0，1，2，3，4，5DB7DH,7,7FH,6FH,77H,7CH； 6，7，8，9 ，A， BDB58H,5EH,7BH,71H,0,40H；C，D，E，F， , -DB63H,39H;CDISPLAYRESULT:；十六進制

19、轉換為十進制MOVA, CURTEMPJNBACC.7, GE0MOVLEDBUF, #11H ； '-'DECACPLALJMP GOONGE0: MOV LEDBUF, #10HGOON: MOV B, #10DIVABMOVLEDBUF+1, AMOVA, BMOVLEDBUF+2, AMOVA, SETTEMPMOVB, #10DIVABMOVLEDBUF+3,AMOVA, BMOVLEDBUF+4,ARETTESTKEY:測試鍵盤是否有鍵按下MOVP1, #03HMOVA, P1 ;讀入鍵狀態(tài)RETKEYTABLE:;鍵碼定義DB02H,01H,0F7HDB0EFH,0DFH,0BFH,07FHGETKEY:MOV R6,#10LCALL DELAYMOVA,P1MOVCA,A+DPTR；從鍵值表中取鍵值CJNEA,B,K04；鍵值比較MOVA,R2；得鍵碼INCARETK04: INCR2；不相等，到繼續(xù)訪DJNZR3,K02MOVA,#0FFH；鍵值不在鍵值中，LJMPMLOOP；延時子程序MOV：| AVI CCD