DS18B20温度测量与控制实验报告.docx

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DS18B20温度测量与控制实验报告

课程实训报告

《单片机技术开发》

专业：

机电一体化技术

班级：

104201

学号：

10420134

姓名：

杨泽润

浙江交通职业技术学院机电学院

2012年5月29日

目录

一、DS18B20温度测量与控制实验目的……………………

二、DS18B20温度测量与控制实验说明……………………

三、DS18B20温度测量与控制实验框图与步骤……………………

四、DS18B20温度测量与控制实验清单……………………

五、DS18B20温度测量与控制实验原理图…………………

六、DS18B20温度测量与控制实验实训小结………………

一、实验目的

1.了解单总线器件的编程方法。

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

RRCA

MOVC,42H

RRCA

MOVC,43H

RRCA

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

NOP

NOP

NOP

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

SETBP1.0

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

LCALLWRITE_1820

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

LCALLINIT_1820;准备读温度前先复位

MOVA,#0CCH;跳过ROM匹配

LCALLWRITE_1820

MOVA,#0BEH;发出读温度命令

LCALLWRITE_1820

LCALLREAD_18200;将读出的温度数据保存到35H/36H

RET

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:

CLRP1.0

MOVR3,#6

DJNZR3,$

RRCA

MOVP1.0,C

MOVR3,#23

DJNZR3,$

SETBP1.0

NOP

DJNZR2,WR1

SETBP1.0

RET

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

SETBP1.0

NOP

NOP

CLRP1.0

NOP

NOP

NOP

SETBP1.0

MOVR3,#9

RE10:

DJNZR3,RE10

MOVC,P1.0

MOVR3,#23

RE20:

DJNZR3,RE20

RRCA

DJNZR2,RE01

MOV@R1,A

DECR1

DJNZR4,RE00

RET

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

RET

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

CALLSEND

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

CALLSEND

MOVDATA_OUT,DBUF+1

CALLSEND

RET

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