DS18B20温度测量与控制实验报告Word格式文档下载.docx
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2.了解温度测量的原理,掌握DS18B20的使用。
二、实验说明
本实验系统采用的温度传感器DS18B20是美国DALLAS公司推出的增强型单总线数字温度传感器。
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3V~5.5V的电压范围,使系统设计更灵活、方便。
DS18B20测量温度范围为-55°
C~+125°
C,在-10~+85°
C范围内,精度为±
0.5°
C。
DS18B20可以程序设定9~12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位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。
光刻OMR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。
这是12位转化后得到的12位数据,存储在18B20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。
DS18B20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,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:
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:
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16~60微秒左右,后发出60~240微秒的存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。
三、实验框图与步骤
实验步骤:
1)系统各跳线器处在初始设置状态(参见附录三),用导线连接MCU模块的P1.0和A/DD/A模块的DQ输出端。
将MCU模块的JT11跳线器的CONTROL短路帽置位左边。
2)打开‘18B20测温’文件夹下DS18B20.wsp项目文件,打开项目中的文件,阅读、分析、理解程序。
用适配器连接PC机和系统MCU,编译、生成项目、下载程序,全速运行程序。
观察数码管显示温度值。
3)将MCU模块的JT11跳线器的CONTRL短路帽置位左边,手动按下A/DD/A模块的控制按键,接通加热电路,观察温度上升的过程;
当温度达到设定的范围,观察温度控制的过程。
四、实验清单
TEMPER_LEQU20H;
用于保存读出温度的低8位
TEMPER_HEQU21H;
用于保存读出温度的高8位
FLAG1EQU22H;
是否检测到DS18B20标志位
DATA_INDATA025H
DATA_OUTDATA026H
TIMERDATA030H
BIT_COUNTDATA031H
DBUFDATA032H
CLKBITP1.6
DATBITP1.7
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0100H
START:
SETBP1.4
MAIN:
LCALLGET_TEMPER;
调用读温度子程序
MOVA,29H
MOVC,40H;
将28H中的最低位移入C
RRCA
MOVC,41H
MOVC,42H
MOVC,43H
MOV29H,A
LCALLTOBCD
LCALLDISPLAY;
调用数码管显示子程序
LCALLDELAY
AJMPMAIN
INIT_1820:
;
这是DS18B20复位初始化子程序
SETBP1.0
NOP
CLRP1.0
MOVR1,#3;
主机发出延时537微秒的复位低脉冲
TSR1:
MOVR0,#107
DJNZR0,$
DJNZR1,TSR1
SETBP1.0;
然后拉高数据线
MOVR0,#25H
TSR2:
JNBP1.0,TSR3;
等待DS18B20回应
DJNZR0,TSR2
LJMPTSR4;
延时
TSR3:
SETBFLAG1;
置标志位,表示DS1820存在
LJMPTSR5
TSR4:
CLRFLAG1;
清标志位,表示DS1820不存在
LJMPTSR7
TSR5:
MOVR0,#117
TSR6:
DJNZR0,TSR6;
时序要求延时一段时间
TSR7:
SETBP1.0
RET
GET_TEMPER:
读出转换后的温度值
LCALLINIT_1820;
先复位DS18B20
JBFLAG1,TSS2
RET;
判断DS1820是否存在?
若DS18B20不存在则返回
TSS2:
MOVA,#0CCH;
跳过ROM匹配
LCALLWRITE_1820
MOVA,#44H;
发出温度转换命令
LCALLDELAY1;
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
准备读温度前先复位
MOVA,#0CCH;
MOVA,#0BEH;
发出读温度命令
LCALLREAD_18200;
将读出的温度数据保存到35H/36H
WRITE_1820:
写DS18B20的子程序(有具体的时序要求)
MOVR2,#8;
一共8位数据
CLRC
WR1:
MOVR3,#6
DJNZR3,$
MOVP1.0,C
MOVR3,#23
DJNZR2,WR1
READ_18200:
读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的温度数据
MOVR4,#2;
将温度高位和低位从DS18B20中读出
MOVR1,#29H;
低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H)
RE00:
MOVR2,#8;
数据一共有8位
RE01:
CLRC
MOVR3,#9
RE10:
DJNZR3,RE10
MOVC,P1.0
RE20:
DJNZR3,RE20
DJNZR2,RE01
MOV@R1,A
DECR1
DJNZR4,RE00
TOBCD:
MOVA,29H;
将29H中的十六进制数转换成10进制
MOVB,#10
DIVAB
MOVDBUF+1,A
MOVA,B
MOVDBUF,A
MOVA,DBUF+1
CJNEA,#5,$+3
JNCWW
SETBP1.4
WW:
CLRP1.4
DISPLAY:
ANLP2,#00H;
CS7279有效
MOVDATA_OUT,#10100100B;
A4H,复位命令
CALLSEND
MOVDATA_OUT,#10000000B;
在第一个数码管上显示
MOVDATA_OUT,DBUF
CALLSEND
MOVDATA_OUT,#10000001B;
译码方式0,2位显示在第一个数码管上显示
MOVDATA_OUT,DBUF+1
CALLSEND
SEND:
MOVBIT_COUNT,#8;
发送字符子程序
ANLP2,#00H
CALLLONG_DELAY
SEND_LOOP:
MOVC,DATA_OUT.7
MOVDAT,C
SETBCLK
MOVA,DATA_OUT
RLA
MOVDATA_OUT,A
CALLSHORT_DELAY
CLRCLK