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1、实训五 DS18B20温度检测控制实训一、实训目的1.温度传感器电路的工作原理。2.了解温度控制的基本原理。3.掌握一线总线接口的使用。二、实训说明1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。DS18B20测量温度范围为 -55C+125C，在-10+85
2、C范围内,精度为0.5C。DS18B20可以程序设定912位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下:DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前
3、面56位的循环冗余校训码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。LS Byte:Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0232221202-12-22-32-4MS Byte:Bit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8SSSSS262524这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B
4、20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。例如+125的数字输出为07D0H，+25.0625的数字输出为0191H，-25.0625的数字输出为FF6FH，-55的数字输出为FC90H。温度数据输出（二进制）数据输出（十六进制）+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00010191H+10.12
5、50000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90HDS18B20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节
6、，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。该字节各位的意义如下： TMR1R011111低五位一直都是1 ，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）分辨率设置表: R1R0分辨率温度最大转换时间009位93.75ms0
7、110位187.5ms1011位375ms1112位750ms根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。2、本实训在读取温度的基础上，完成类似空调恒温控制的实训。用加热电阻代替加热电机,制冷采用自然冷却。温度值通过LED静态显示电路以十进制形式显示出来，制冷采用自
8、然冷却。三、实训步骤1.用二号导线分别连接单片机最小应用系统的P1.4、P2.0到DS18B20模块的T-CON、 OUT，连接RXD(P3.0)、TXD(P3.1)到串行静态数码显示模块的DIN、CLK端。 2.将89S52芯片插到单片机最小应用系统模块的40P锁紧插座中，请注意芯片的方向：缺口朝上。用二号导线连接单片机最小应用系统模块的EA/VP端到电源模块的+5V。3.接好AC 220V电源，打开相关模块的电源开关, 用ISP下载器将“TH19_DS18B20.HEX”文件下载到89S52芯片中运行（ISP下载器的使用查看附录二）。4.实训现象: 串行静态数码显示模块显示“XX”为十进制
9、温度测量值，“XX”为十进制温度设定值，当加热到设定的控制温度时如40度时，停止加热。四、实训电路图 本实训需要用到单片机最小应用系统模块（C区），DS18B20模块（A4区）, 串行静态数码显示模块(A2区)。单片机最小应用系统电路原理参考附录三, 串行静态数码显示电路原理参考实训十图10.1,DS18B20温度控制接口电路原理参考图19.1。图19.1 DS18B20温度控制接口电路五、实训源程序TEMPER_L EQU 29H ;用于保存读出温度的低8位 TEMPER_H EQU 28H ;用于保存读出温度的高8位 FLAG1 EQU 38H ;是否检测到DS18B20标志位 A_BIT
10、 EQU 20H ;数码管个位数存放内存位置 B_BIT EQU 21H ;数码管十位数存放内存位置 LEDBUF EQU 30H TEMP EQU 55H DIN BIT P1.0 CLK BIT P1.1 ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: SETB P1.4MAIN: LCALL GET_TEMPER ;调用读温度子程序 MOV A,29H MOV C,40H ;将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 DISPLAYRESUL
11、T LCALL DISPLAYLED ;调用数码管显示子程序 LCALL DELAY1 AJMP MAININIT_1820: ;这是DS18B20复位初始化子程序 SETB P2.0 NOP CLR P2.0MOV R1,#3 ;主机发出延时537微秒的复位低脉冲 TSR1: MOV R0,#107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB P2.0 ;然后拉高数据线 NOP NOP NOP MOV R0,#25HTSR2: JNB P2.0,TSR3 ;等待DS18B20回应 DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4 ; 延时TSR3: SETB FLAG1 ; 置标志位
12、,表示DS1820存在 LJMP TSR5TSR4: CLR FLAG1 ; 清标志位,表示DS1820不存在 LJMP TSR7TSR5: MOV R0,#117TSR6: DJNZ R0,TSR6 ; 时序要求延时一段时间TSR7: SETB P2.0 RETGET_TEMPER: ; 读出转换后的温度值 SETB P2.0 LCALL INIT_1820 ;先复位DS18B20 JB FLAG1,TSS2 RET ; 判断DS1820是否存在?若DS18B20不存在则返回TSS2: MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H ; 发
13、出温度转换命令 LCALL WRITE_1820;这里通过调用显示子程序实现延时一段时间,等待AD转换结束,12位的话750微秒 LCALL DELAY1 LCALL INIT_1820 ;准备读温度前先复位 MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 ; 将读出的温度数据保存到35H/36H RET;写DS18B20的子程序(有具体的时序要求)WRITE_1820: MOV R2,#8;一共8位数据 CLR CWR1: CLR P2.0MOV R3
14、,#6DJNZ R3,$RRC AMOV P2.0,CMOV R3,#23DJNZ R3,$SETB P2.0NOPDJNZ R2,WR1SETB P2.0RET; 读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的温度数据READ_18200: MOV R4,#2 ; 将温度高位和低位从DS18B20中读出 MOV R1,#29H ; 低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H)RE00: MOV R2,#8;数据一共有8位RE01: CLR C SETB P2.0 NOP NOP CLR P2.0 NOP NOP NOP SETB P2.0 MOV R3,#
15、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: ;显示子程序 MOV LEDBUF+5,#10H MOV R0,#LEDBUF MOV R1,#TEMP MOV R2,#8DP10: MOV DPTR,#LEDMAP MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV R1,A INC R0 INC R1 DJNZ R2,DP10 MOV R0,#TEMP MOV R1,#8DP12: MOV R
16、2,#8 MOV A,R0DP13: RLC A MOV DIN,C CLR CLK SETB CLK DJNZ R2,DP13 INC R0 DJNZ R1,DP12 RETLEDMAP: 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,63HDISPLAYRESULT: MOV LEDBUF, #10H MOV LEDBUF+3, #14H MOV LEDBUF+4, #13H GOON
17、: MOV A,29H ;将29H中的十六进制数转换成10进制 MOV B, #10 DIV AB MOV LEDBUF+1, A ;3 MOV A, B MOV LEDBUF+2, A ;4 MOV A ,LEDBUF+1 CJNE A,#4,$+3 JNC WW SETB P1.4 RETWW: CLR P1.4 D1MS: MOV R7,#80 ;1MS延时(按12MHZ算) DJNZ R7,$ RET DELAY: ; 延时子程序 MOV R7, #0DELAYLOOP: DJNZ R7, DELAYLOOP DJNZ R6, DELAYLOOP RETDELAY1: MOV R4,#020HAA1: MOV R5,#080HAA: NOP NOP DJNZ R5,AA DJNZ R4,AA1 RET END
