温度报警器俞晓星Word格式.docx
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5、温度传感器
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。
DS18B20的性能特点如下：
●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；
●无须外部器件；
●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；
●零待机功耗；
●温度以９或１２位数字；
●用户可定义报警设置；
●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；
●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；
DS18B20采用３脚PR－35封装或８脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。
图2DS18B20内部结构框图
64位ROM的结构开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后８位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。
温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的EERAM。
高速暂存RAM的结构为８字节的存储器，结构如图3所示。
头２个字节包含测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。
第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。
DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。
该字节各位的定义如图3所示。
低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为０，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。
由表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。
因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。
高速暂存ＲＡＭ的第６、７、８字节保留未用，表现为全逻辑１。
第９字节读出前面所有８字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。
当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。
转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第１、２字节。
单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。
当符号位Ｓ＝０时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；
当符号位Ｓ＝１时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。
DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TＬ字节内容作比较。
若Ｔ＞TH或T＜TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。
因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。
在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。
主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。
DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器１；
高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器２的脉冲输入。
器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。
计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将－55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器１、温度寄存器中，计数器１和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。
减法计数器１对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器１的预置值减到０时，温度寄存器的值将加１，减法计数器１的预置将重新被装入，减法计数器１重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到０时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。
其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。
6、DS18B20温度传感器与单片机的接口电路
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。
另一种是寄生电源供电方式，单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。
采用寄生电源供电方式时VDD端接地。
由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。
7.C语言源程序
#include<
absacc.h>
intrins.h>
#include"
I2C.h"
ZLG7290.h"
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineLCDCMDPortXBYTE[0x5ffc]//LCD命令字的地址
#defineLCDStatusPortXBYTE[0x5ffd]//LCD状态标志端口
#defineLCDWdataPortXBYTE[0x5ffe]//LCD写数据端口
#defineLCDRdataPortXBYTE[0x5fff]//LCD读数据端口
#defineBusy0x80//LCD忙判别位
#defineAsci48
#definePC8255XBYTE[0x3ffe]//8255端口C的地址
#defineCOM8255XBYTE[0x3fff]//8255命令字的地址
ucharcodeditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,
0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};
//温度小数部分用查表法
uchardatatemp_data[2]={0x00,0x00};
//读出温度暂放
uchardatadisplay[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
//显示单元数据,共4个数据,一个运算暂存用
ucharcodeDispDat[10]={0xFC,0x60,0xDA,0xF2,0x66,0xb6,0xBE,0xE0,0xFE,0xF6};
//字符'
0'
'
1'
2'
3'
4'
5'
6'
7'
8'
9'
在ZLG7290中的显示译码
ucharcodeDispDatdot[10]={0xFD,0x61,0xDB,0xF3,0x67,0xb7,0xBF,0xE1,0xFF,0xF7};
0.'
1.'
2.'
3.'
4.'
5.'
6.'
7.'
8.'
9.'
codecharexampl[]="
CURRENTTEMPTURE:
\n"
;
//定义静态显示字符串
sbitcs138=P1^6;
//74HC138的选通端口
sbitDQ=P1^7;
//温度输入口
/***1602LCD的函数声明***/
voidDelay400Ms（void）;
//长延时
voidDelay5Ms（void）;
//短延时
voidLcdWritedata（charDataW）;
//LCD写数据函数声明
voidLcdWriteCommand（ucharCMD,ucharAttribC）;
//LCD写命令函数声明
voidLocateXY（charposx,charposy）;
//LCD定位函数声明
voidLcdReset（void）;
//LCD复位函数声明
voidDisplayOneChar（ucharx,uchary,ucharWdata）;
//LCD显示一个字符函数声明
voidePutstr（ucharx,uchary,ucharcode*ptr）;
//在LCD指定位置显示字符串子函数
/***DS18B20的函数声明***/
voiddelay（uintt）;
voidDS18B20_reset（void）;
//DS18B20复位函数
voidDS18B20_WriteByte（ucharval）;
//向1-WIRE总线上写一个字节
ucharDS18B20_ReadByte（void）;
//从总线上读取一个字节
voidRead_Temperature（）;
//读出温度函数
voidHandle_Temperature（）;
//温度数据处理函数
voidLcdLed_show（）;
//液晶和数码管显示温度数据
/*********************************主函数***************************************/
voidmain（void）
{
uchari;
cs138=0;
//选通74HC138的使能端
COM8255=0x80;
//8255的初始化，PA,PC口为输出
PC8255=0x00;
LcdReset（）;
//LCD初始化
ePutstr（0,0,exampl）;
//从LCD（0,0）位置开始的第一行，显示静态字符串exampl
DS18B20_WriteByte（0xCC）;
//SkipROM
DS18B20_WriteByte（0x44）;
//发温度转换命令
for（i=0;
i<
6;
i++）Delay400Ms（）;
//延时2秒等待转换
while
（1）
{
Read_Temperature（）;
//读出18B20温度数据
Handle_Temperature（）;
//处理温度数据
LcdLed_show（）;
//液晶和数码管同时显示温度数据
if（display[2]>
2&
&
display[1]>
1）
PC8255=0x01;
elsePC8255=0x00;
}
}
/*********************************主函数结束************************************/
voidLocateXY（charposx,charposy）//指定LCD被写位置子函数；
{
uchartempb;
tempb=posx&
0xf;
//确保列数在0～15的范围内取值；
posy&
=0x1;
//确保行数在0和1之间取值；
if（posy）tempb|=0x40;
//若是第二行，DDRAM的地址必须加0x40；
tempb|=0x80;
//形成DDRAM写入指令；
LcdWriteCommand（tempb,0）;
//通知DDRAM准备写入数据；
voidDisplayOneChar（ucharx,uchary,ucharWdata）//显示一个字符子程序
LocateXY（x,y）;
LcdWritedata（Wdata）;
//向DDRAM准备写入一个字符；
voidLcdReset（void）
LcdWriteCommand（0x38,0）;
//DL为1，N为1，F为0，设置LCD为8位2行5x7点阵显示，
//不等待忙标志；
Delay5Ms（）;
LcdWriteCommand（0x38,1）;
//设置LCD为8位2行5x7点阵显示并等待忙标志；
LcdWriteCommand（0x08,1）;
//D为0，C为0，B为0，设置显示器开、光标无、闪烁无；
LcdWriteCommand（0x01,1）;
//清屏，置AC为0；
LcdWriteCommand（0x06,1）;
//I/D为1，光标自动右移；
LcdWriteCommand（0x0c,1）;
//D为1，C为0，B为0，设置显示器开、光标无、闪烁无；
voidLcdWriteCommand（ucharCMD,ucharAttribC）
if（AttribC）while（LCDStatusPort&
Busy）;
//根据AttribC的取值确定是否等待LCD的忙标志；
LCDCMDPort=CMD;
//给LCD命令口赋值；
voidLcdWritedata（charDataW）
while（LCDStatusPort&
//等待LCD的忙标志是否结束；
LCDWdataPort=DataW;
//向LCD数据口写入数据；
voidDelay5Ms（void）//短延时
uinti=5552;
while（i--）;
voidDelay400Ms（void）//长延时
uinti=5;
uintj;
while（i--）
{j=7269;
while（j--）;
};
voidePutstr（ucharx,uchary,ucharcode*ptr）//在LCD指定位置显示字符串子函数；
uchari,l=32;
l;
i++）
DisplayOneChar（x++,y,ptr[i]）;
//在LCD指定位置显示一个字符；
if（x==16）//若x为16已到行尾，换行使x＝0重起一行，
{x=0;
y^=1;
}//y的异或运算确保重起的行与原来的行不一样；
voidDS18B20_reset（void）//DS18B20复位函数
charExist=1;
//设置DS18B20存在标志
while（Exist）//DS18B20是否存在
DQ=1;
_nop_（）;
//1-WIRE总线置高2us准备写过程
DQ=0;
delay（50）;
//1-WIRE总线置低550us满足复位延长时间条件
delay（6）;
//1-WIRE总线置高66us满足复位延长时间条件
Exist=DQ;
//检测存在标志Exist=0，条件满足DS18B20存在继续下一步
delay（45）;
//延时500us，Exist消失，此时DQ已被上拉电阻置高
Exist=~DQ;
//DQ置高，退出循环
//1-WIRE总线置高完成复位过程
}
voidDS18B20_WriteByte（ucharval）//通过1-WIRE总线向18B20写一个字节
for（i=8;
i>
0;
i--）//循环1个字节位数
DQ=0;
//1-WIRE总线置低5us给出写过程条件
DQ=val&
0x01;
//向1-WIRE总线移出最低位并延迟66us满足写数据条件
val=val/2;
//写字节右移一位
DQ=1;
delay
（1）;
//1-WIRE总线置高完成写过程
ucharDS18B20_ReadByte（void）//通过1-WIRE总线向18B20读取一个字节
uchari,value=0;
i>
i--）//循环1个字节位数
//1-WIRE总线置高2us准备读过程
value>
>
=1;
//暂存变量右移1位
_nop_（）;
//1-WIRE总线置低4us给出读过程条件
//1-WIRE总线置高4us准备读取数据位
if（DQ）value|=0x80;
//读取数据位并存入暂存变量
//延迟66us满足读数据条件
//1-WIRE总线置高完成读过程
return（value）;
//将暂存变量作为函数的返回值
voidRead_Temperature（）//从DS18B20读出温度函数
DS18B20_reset（）;
//DS18B20总线复位
//发SkipROM命令
DS18B20_WriteByte（0xBE）;
//发读温度命令
temp_data[0]=DS18B20_ReadByte（）;
//温度低8位
temp_data[1]=DS18B20_ReadByte（）;
//温度高8位
voidHandle_Temperature（）//温度数据处理函数
display[4]=temp_data[0]&
0x0f;
//从读出温度低8位取出小数值
display[0]=ditab[display[4]];
//温度小数部分用查表法求出
display[4]=（（temp_data[0]&
0xf0）>
4）|（（temp_data[1]&
0x0f）<
<
4）;
//从读出温度低8位和高8位分离出整数值
display[3]=display[4]/100;
//取出百位数
display[1]=display[4]%100;
//取出百位数的余数
display[2]=display[1]/10;
//从百位余数中取出十位数
display[1]=display[1]%10;
//取出个位数
voidLcdLed_show（）//液晶和数码管显示温度数据
ZLG7290_WriteReg（ZLG7290_DpRam2,DispDat[display[3]]）;
//在数码管第3位显示温度值百位
ZLG7290_WriteReg（ZLG7290_DpRam3,DispDat[display[2]]）;
//在数码管第4位显示温度值十位
ZLG7290_WriteReg（ZLG7290_DpRam4,DispDatdot[display[1]]）;
//在数码管第5位显示温度值个位加小数点dp
ZLG7290_WriteReg（ZLG7290_DpRam5,DispDat[display[0]]）;
//在数码管第6位显示温度值小数第1位
ZLG7290_WriteReg（ZLG7290_DpRam6,0xC6）;
//在数码管第7位显示温度符号'
度'
ZLG7290_WriteReg（ZLG7290_DpRam7,0x9C）;
//在数码管第8位显示温度单位'
C'
DisplayOneChar（3,1,display[3]+Asci）;
//1602LCD下面一行第3列显示温度值百位
DisplayOneChar（4,1,display[2]+Asci）;
//1602LCD下面一行第4列显示温度值十位
DisplayOneChar（5,1,display[1]+Asci）;
//1602LCD下面一行第5列显示温度值个位
DisplayOneChar（6,1,'
.'
）;
//1602LCD下面一行第6列显示'
DisplayOneChar（7,1,display[0]+Asci）;
//1602LCD下面一行第7列显示温度值小数第1位
voiddelay（uintt）/
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