基于DS18B20的智能溫度測(cè)量裝置

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*