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word文檔可自由復(fù)制編輯基于DS18B20的智能溫度測(cè)量裝置一、前言
溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù),人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān),在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量溫度,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測(cè)量,因此研究溫度的測(cè)量方法和裝置具有重要的意義。測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器,溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)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(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式,從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)特征及控制方法,并對(duì)以此傳感器,89C2051單片機(jī)為控制器構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置的工作原理及程序設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。該裝置適用于人民的日常生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用于溫度測(cè)量。
二、DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器
由DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)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(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。它具有體積小,接口方便,傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。DS18B20性能特點(diǎn)
DS18B20的性能特點(diǎn):采用單總線專用技術(shù),既可通過(guò)串行口線,也可通過(guò)其它I/O口線與微機(jī)接口,無(wú)須經(jīng)過(guò)其它變換電路,直接輸出被測(cè)溫度值(9位二進(jìn)制數(shù),含符號(hào)位),②測(cè)溫范圍為-55℃-+125℃,測(cè)量分辨率為內(nèi)含64位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM,適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī),用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限,內(nèi)含寄生電源。
2、
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,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(hào)。不同的器件地址序列號(hào)不同。
圖1
DS18B20引腳分布圖
8位產(chǎn)品系列號(hào)48位產(chǎn)品序號(hào)8位CRC編碼
DS18B20高速暫存器共9個(gè)存存單元,如表所示:序號(hào)寄存器名稱作
用序號(hào)寄存器名稱作
用0溫度低字節(jié)以16位補(bǔ)碼形式存放4、5保留字節(jié)1、2
1溫度高字節(jié)6計(jì)數(shù)器余值
2TH/用戶字節(jié)1存放溫度上限7計(jì)數(shù)器/℃
3HL/用戶字節(jié)2存放溫度下限8CRC
以12位轉(zhuǎn)化為例說(shuō)明溫度高低字節(jié)存放形式及計(jì)算:12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù),存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)高低兩個(gè)8位的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才能得到實(shí)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(jī)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(jī)的I/O線相連;另一種是用寄生電源供電,此時(shí)UDD、GND接地,I/O接單片機(jī)I/O。無(wú)論是內(nèi)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(shuō)
明溫度轉(zhuǎn)換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器BEH讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重新調(diào)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(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPUCPU對(duì)DS18B20的訪問流程是:先對(duì)DS18B20初始化,再進(jìn)行ROM操作命令,最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作,數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程,根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議,須經(jīng)三個(gè)步驟:每一次讀寫之前都要對(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。三、基于DS18B20的溫度測(cè)量裝置1、系統(tǒng)組成由DS18B20構(gòu)成的智能溫度測(cè)量裝置由三部分組成:DS18B20溫度傳感器、89C2051、顯示模塊。產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo):①測(cè)量范圍:-55℃-+125②測(cè)量精度:0.5℃③反應(yīng)時(shí)間≤500ms。2、
工作原理基于DS18B20的溫度測(cè)量裝置電圖如圖2所示:溫度傳感器DS18B20將被測(cè)環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號(hào)的數(shù)字信號(hào)(以十六位補(bǔ)碼形式,占兩個(gè)字節(jié)),傳感器可置于離裝置150米以內(nèi)的任何地方,輸出腳I/O直接與單片機(jī)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(gè)裝置的控制核心,89C2051內(nèi)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(yáng)數(shù)碼管和4個(gè)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(duì)傳感器的讀寫和對(duì)溫度的顯示。1、程序設(shè)計(jì)根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議,按圖2的硬件結(jié)構(gòu)。下面是系統(tǒng)的主要程序。系統(tǒng)主程序********************ORG0100HI/OBITP3.4START:LCALLRST18B20;調(diào)DS18B20初始化子程序MOVA,#OCCH;寫CCH到DS18B20,以便跳過(guò)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(zhuǎn)換命令LCALLWIDS18B20LCALLDSPLAY;調(diào)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(jì)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(shí)500微秒
LP1:DJNZ
R0,LP1
SETB
I/O;釋放總線
MOV
R0,#15H;在63微秒內(nèi)檢測(cè)是否出現(xiàn)應(yīng)答信號(hào)
LP2:JNB
I/O,LP3
DJNZ
R0,LP2
CLR
F1
;清標(biāo)志位,表示DS1820不存在
LJMP
LP5LP3:SETBF1;標(biāo)專置1,表示DS18B20存在
MOV
R0,#0FAH;延時(shí)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(jì)算子程序*
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