基于DS18B20的智能溫度測量裝置

word文檔可自由復制編輯基于DS18B20的智能溫度測量裝置一、前言

溫度是一種最基本的環(huán)境參數，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關，在工業(yè)生產過程中需要實時測量溫度，在農業(yè)生產中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。測量溫度的關鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展經歷了三個發(fā)展階段：①傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器，②模擬集成溫度傳感器，③智能集成溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數字式，從集成化向智能化、網絡化的方向飛速發(fā)展。文章將介紹智能集成溫度傳感器DS18B20的結構特征及控制方法，并對以此傳感器，89C2051單片機為控制器構成的溫度測量裝置的工作原理及程序設計作了詳細的介紹。該裝置適用于人民的日常生活和工、農業(yè)生產用于溫度測量。

二、DS18B20單線數字溫度傳感器

由DALLAS半導體公司生產的DS18B20型單線智能溫度傳感器,屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器,可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設備中。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠等特點。DS18B20性能特點

DS18B20的性能特點：采用單總線專用技術，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進制數，含符號位），②測溫范圍為-55℃-+125℃，測量分辨率為內含64位經過激光修正的只讀存儲器ROM，適配各種單片機或系統(tǒng)機，用戶可分別設定各路溫度的上、下限，內含寄生電源。

2、

DS18B20內部結構

DS18B20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,高速暫存器。DS18B20的管腳排列如圖1所示。

64位光刻ROM是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列號。不同的器件地址序列號不同。

圖1

DS18B20引腳分布圖

8位產品系列號48位產品序號8位CRC編碼

DS18B20高速暫存器共9個存存單元，如表所示：序號寄存器名稱作

用序號寄存器名稱作

用0溫度低字節(jié)以16位補碼形式存放4、5保留字節(jié)1、2

1溫度高字節(jié)6計數器余值

2TH/用戶字節(jié)1存放溫度上限7計數器/℃

3HL/用戶字節(jié)2存放溫度下限8CRC

以12位轉化為例說明溫度高低字節(jié)存放形式及計算：12位轉化后得到的12位數據，存儲在18B20的兩個高低兩個8位的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才能得到實際溫度。高8位SSSSS262524低8位232221202-12-22-32-41、DS18B20控制方法在硬件上，DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是Vcc接外部電源，GND接地，I/O與單片機的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時UDD、GND接地，I/O接單片機I/O。無論是內部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。DS18B20有六條控制命令，如表所示：指

令約定代碼操

作

說

明溫度轉換44H啟動DS18B20進行溫度轉換讀暫存器BEH讀暫存器9個字節(jié)內容寫暫存器4EH將數據寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重新調E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式B4H啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPUCPU對DS18B20的訪問流程是：先對DS18B20初始化，再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數據操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制DS18B20完成溫度轉換這一過程，根據DS18B20的通訊協(xié)議，須經三個步驟：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，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。三、基于DS18B20的溫度測量裝置1、系統(tǒng)組成由DS18B20構成的智能溫度測量裝置由三部分組成：DS18B20溫度傳感器、89C2051、顯示模塊。產品的主要技術指標：①測量范圍：-55℃-+125②測量精度：0.5℃③反應時間≤500ms。2、

工作原理基于DS18B20的溫度測量裝置電圖如圖2所示：溫度傳感器DS18B20將被測環(huán)境溫度轉化成帶符號的數字信號（以十六位補碼形式，占兩個字節(jié)），傳感器可置于離裝置150米以內的任何地方，輸出腳I/O直接與單片機的P1.1相連，R1為上拉電阻，傳感器采用外部電源供電。89C2051是整個裝置的控制核心，89C2051內帶1K字節(jié)的FlashROM，用戶程序存放在這里。顯示器模塊由四位一體的共陽數碼管和4個9012組成。系統(tǒng)程序分傳感器控制程序和顯示器程序兩部分，傳感器控制程序是按照DS18B20的通信協(xié)議編制。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對傳感器的讀寫和對溫度的顯示。1、程序設計根據DS18B20的通信協(xié)議,按圖2的硬件結構。下面是系統(tǒng)的主要程序。系統(tǒng)主程序********************ORG0100HI/OBITP3.4START：LCALLRST18B20；調DS18B20初始化子程序MOVA，#OCCH；寫CCH到DS18B20，以便跳過ROM匹配LCALLWIDS18B20；WIDS18B20是寫18B20子程序JNBF1，START；若DS18B20不存在則從新開始MOVA，#44H；發(fā)溫度轉換命令LCALLWIDS18B20LCALLDSPLAY；調顯示子程序LCALLRST18B20MOVA，#0BEH；發(fā)讀溫度命令LCALLWIDS18B20LCALLRDDS18B20；RDDS18B20是讀子程序LCALLZWDS18B20；ZWDS18B20是溫度計算子程序LCALLDSPLAYLJMPSTART***********部分子程序************DS18B20初始化子程序***********RST18B20：

SETB

I/O

CLR

I/O

MOV

R0,#0FAH；延時500微秒

LP1：DJNZ

R0,LP1

SETB

I/O；釋放總線

MOV

R0,#15H；在63微秒內檢測是否出現(xiàn)應答信號

LP2：JNB

I/O,LP3

DJNZ

R0,LP2

CLR

F1

；清標志位,表示DS1820不存在

LJMP

LP5LP3：SETBF1；標專置1，表示DS18B20存在

MOV

R0,#0FAH；延時500微秒

LP4：DJNZ

R0,LP4

LP5：SETB

I/O

RET18B20讀子程序**********RDDS18B20：MOV

R2,#8LOOP：CLR

C

SETB

I/Q

NOP

CLR

I/Q

NOP

SETB

I/Q

MOV

R3,#7

DJNZ

R3,$

MOV

C,I/Q

MOV

R3,#23

DJNZ

R3,$

RRC

A

DJNZ

R2,LOOP

RET18B20寫子程序************WIDS18B20：

MOV

R2,#8

CLR

C

WI：CLR

DQ

MOV

R3,#6

DJNZ

R3,$

RRC

A

MOV

DQ,C

MOV

R3,#23

DJNZ

R3,$

SETB

DQ

NOP

DJNZ

R2,WR1

SETB

DQ

RET18B20顯示子程序************DSPLAY：----------18B20溫度計算子程序*