基于單片機ds18b20的溫度測控課程設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 度，可編程為 9位～ 12 位轉換精度，測溫分辨率可達 攝氏度，分辨率設定參數以及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。被測溫度用符號擴展的 16位數字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠端引入，也可以采用寄生電源方式產生；多個 DS18B20可以并聯到 3 根或 2 根線上， CPU只需一 根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線和邏輯電路。 因此用它來組成一個測溫系統，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便。 DS18B20 的性能特點如下： ● 獨特的單線接口方式， DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與 DS18B20的雙向通訊 ● DS18B20支持多點組網功能，多個 DS18B20可以并聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫 ● DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三 極管的集成電路內 ● 適應電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數據線供電 ● 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時精度為 177。 ℃ ●零待機功耗 ● 可編程的分辨率為 9～ 12位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實現高精度測溫 ● 在 9位分辨率時最多在 ， 12位分辨率時最多在 750ms內把溫度值轉換為數字，速度更快 ●用戶可定義報警設置 ●報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件 ● 測量 結果直接輸出數字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 ●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發熱而燒毀，但不能正常工作 以上特點使 DS18B20非常適用與多點、遠距離溫度檢測系統。 DS18B20內部結構主要由四部分組成： 64位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發的溫度報警觸發器 TH和 TL、配置寄存器。 DS18B20的管腳排列、各種封裝形式如圖 ， DQ 為課程設計 (論文 ) 7 數據輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源 ； GND為 地信號 ； VDD為 可選擇的 VDD引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 其電路圖 .。 圖 圖 DS18B20 注意事項 DS18B20 雖然具有測溫系統簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： ● DS18B20 從測溫結束到將溫度值轉換成數字量需要一定的轉換時間，這是必 須保證的，不然會出現轉換錯誤的現象，使溫度輸出總是顯示 85。 ●在實際使用中發現，應使電源電壓保持在 5V 左右，若電源電壓過低，會使所測得的溫度精度降低。 ● 效果 。在使用 PL/M、 C等高級語言進行的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于 DS1820與微處理器間采用串行數據傳送，因此，在對 DS1820進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結系統程序設計時，對 DS1820操作部分最好采用匯編語言實現。 課程設計 (論文 ) 8 ●在 DS18B20的有關資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS18B20，在實際應用中并非如此，當單總線上所掛 DS18B20 超過 8 個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統設計時要加以注意。 ●在 DS18B20測溫程序設計中，向 DS18B20 發出溫度轉換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當程序讀該 DS18B20 時，將沒有返回信號，程序進入死循環，這一點在進行 DS18B20硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。 DS18B20 內部結 圖為 DS1820 的內 部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、 64 位激光 ROM 單線接口、存放中間數據的高速暫存器（內含便箋式 RAM），用于存儲用戶設定的溫度上下限值的 TH 和 TL觸發器存儲與控制邏輯、 8 位循環冗余校驗碼（ CRC）發生器等七部分。 DS18B20采用 3腳 PR－ 35 封裝或 8腳 SOIC封裝，其內部結構框圖如圖 6 4位R O M和單線接口存 儲 器 與 控 制 邏 輯高速緩存溫 度 傳 感 器高 溫 觸 發 器 T H低 溫 觸 發 器 T L配 置 寄 存 器8 位 C R C 發 生 器V d dC 圖 DS18B20內部結構框圖 課程設計 (論文 ) 9 64 b 閃速 ROM 的結構如下： 8 b i t 檢 驗 C R C 4 8 b i t 序 列 號 8 b i t 工 廠 代 碼 （ 1 0 H ）M S B L S BM S BL S B M S B L S B 開 始 8位是產品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有 48 位，最后 8位是前面 56 位的 CRC 檢驗碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發器 TH和 TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。主機操作 ROM的命令有五種，如表 表 DS18B20溫度傳感器的內部存儲器還包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM的結構為 8字節的存儲器，結構如圖 。 T H 高 溫 寄 存 器 T L 低 溫 寄 存 器配 位 寄 存 器預 留 （ F F H ）預 留 （ O C H ）預 留 （ I O H ）循 環 冗 余 碼 效 驗 （ C R C ）T H 高 溫 寄 存 器T L 低 溫 寄 存 器配 位 寄 存 器溫 度 測 量 值 L S B （ 5 0 H ）溫 度 測 量 值 M S B （ 5 0 H ）E2P R O M便 箋 是 存 儲 器 （ 上 電 狀 態 ）B y t e 0B y t e 1B y t e 2B y t e 3B y t e 4B y t e 5B y t e 6B y t e 7B y t e 8} ( 8 5 ℃ ) 圖 高速暫存 RAM結構圖 指 令 說 明 讀 ROM（ 33H） 讀 DS1820的序列號 匹配 ROM（ 55H） 繼讀完 64位序列號的一個命令，用于多 個 DS1820時定位 跳過 ROM（ CCH） 此命令執行后的存儲器操作將針對在線的所有 DS1820 搜 ROM（ F0H） 識別總線上各器件的編碼，為操作各器件作好準備 報警搜索（ ECH） 僅溫度越限的器件對此命令作出響應 課程設計 (論文 ) 10 前 2 個字節包含測得的溫度信息，第 3和第 4字節 TH和 TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第 5個字節，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率。 DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數值。 溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8 位 CRC LSB MSB 當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以 16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 1， 2 字節。單片 機 可通過單線接口讀到該數據，讀取時低位在前，高位在后，數據格式以 5 ℃ /LSB 形式表示。溫度值格式如下： 2322 21202 12 22 32 4 s s s s s 262524M S BL S BM S B L S B 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 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 即可得到實際溫度 。圖中， S表示位。對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，表示測得的溫度植為正值，直接將二進制位轉換為十進制；當 S=1 時，表示測得的溫度植為負值，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。 例如 +125℃的數字輸出為 07D0H，+℃的數字輸出為 0191H， ℃的數字輸出為 FF6FH， 55℃的數字輸出為FC90H。 DS18B20 溫度傳感器主要用于 對溫度進行測量，數據可用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，并以 ℃／ LSB 形式表示。 表 是部分溫度值對應的二進制溫度表示數據。 表 部分溫度值 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 00000111 11010000 07D0H + 00000001 10010001 0191H + 00000000 00001000 0008H 0 00000000 00000000 0000H 課程設計 (論文 ) 11 11111111 11111000 FFF8H 11111110 01101111 FE6FH 55 11111100 10010000 FC90H DS18B20 完成溫度轉換后，