温度检测与控制实验报告.docx
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温度检测与控制实验报告
实验三十二温度传感器温度控制实验
一、实验目的
1.了解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、实验说明
这是一个综合硬件实验，分两大功能：
温度的测量和温度的控制。
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。
LSByte:
Bit7
Bit6
Bit5
Bit4
Bit3
Bit2
Bit1
Bit0
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
2-4
MSByte:
Bit15
Bit14
Bit13
Bit12
Bit11
Bit10
Bit9
Bit8
S
S
S
S
S
26
25
24
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。
温度
数据输出（二进制）
数据输出（十六进制）
+125℃
0000011111010000
07D0h
+85℃
0000010101010000
0550h
+25.0625℃
0000000110010001
0191h
+10.125℃
0000000010100010
00A2h
+0.5℃
0000000000001000
0008h
0℃
0000000000000000
0000h
-0.5℃
1111111111111000
FFF8h
-10.125℃
1111111101011110
FF5Eh
-25.0625℃
1111111001101111
FE6Fh
-55℃
1111110010010000
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：
TM
R1
R0
1
1
1
1
1
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:
R1
R0
分辨率
温度最大转换时间
0
0
9位
93.75ms
0
1
10位
187.5ms
1
0
11位
375ms
1
1
12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。
2.本实验在读取温度的基础上，完成类似空调恒温控制的实验。
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，同时显示电路还将显示设定的恒温值，通过键盘可以改变设定值。
按一次‘升高’键,恒温值加1℃，按一次‘降低’键,恒温值减小1℃。
恒温值在2℃～50℃范围内可调。
当实际温度低于设定的恒定温度2℃时，单片机发出指令信号，继电器吸合，红色LED点亮，加热电阻开始加热。
当温度超过设定的恒温值2℃时，单片机发出指令信号，继电器断开，红色LED熄灭，加热电阻停止加热，制冷采用自然冷却。
三、实验内容及步骤
1.用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：
缺口朝上。
2.打开KeiluVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加“DS18B20.ASM”源程序，编译无误后，全速运行程序。
3.程序正常运行后，按下自锁开关‘控制’。
5LED数显为“XX20”，“XX”为十进制温度测量值，当气温低于0℃，或者模拟信号输入端的电位器没有逆时针旋到底时，温度值前面出现“-”号。
“20”为十进制温度设定值，按设定键‘升高’、‘降低’可以改变设定值。
当测量值小于设定值2个字时，加热启动，当实际值超过设定值2个字时，加热停止。
4.可把源程序编译成可执行文件，烧录到89C51芯片中。
四、源程序
LEDBufEQU60H；显示缓存1
TEMPEQU65H；显示缓存2
UPEQU1；1键定义为增加键
DOWNEQU2；2键定义为减小键
LowLimitEQU2；设定值最低为2
HighLimitEQU50；设定值最高为50
FLAG1EQU38H；是否检测到DS18B20标志位
SetTempEQU50h；温度设定值缓存
CurTempEQU29h；温度实际值缓存
DINBITP3.0；串行显示数据口
CLKBITP3.1；串行显示时钟口
ORG0000H
ljmpStart
ORG0100H
Start:
movSetTemp,#20；设定值初值20
MLoop:
LCALLTestKey；测试键盘是否有键按下
CJNEA,#03H,KeyPressed；有键按下，处理按键
MLOOP1:
ACALLDisplayResult；无键按下，调显示
ACALLDisplayLED
ACALLGET_TEMPER；调用读温度子程序
mova,CurTemp
jbacc.7,LE0；为负值
clrc
movb,SetTemp；为正值时与设定值比较
decb
decb
subba,b
jncGN2；小于（设定值-2），加热
LE0:
setbp3.2
sjmpGN4
GN2:
mova,CurTemp
setbc
movb,SetTemp
incb
incb
subba,b
jcGN4；大于（设定值+2），停止加热
CLRP3.2
sjmpGN4
GN4:
ACALLDELAY1
LjmpMLoop；大循环
KeyPressed:
；处理按键
LCALLGetKey；读取键值
movb,a
xrla,#DOWN
jnzKey0
mova,SetTemp
xrla,#LowLimit
jzKey1
DECSetTemp
sjmpKey1
Key0:
mova,b
xrla,#UP
jnzKey1
mova,SetTemp
xrla,#HighLimit
jzKey1
incSetTemp
Key1:
LjmpMLooP1
INIT_1820:
；这是DS18B20复位初始化子程序
SETBP2.0
NOP
CLRP2.0；主机发出延时537微秒的复位低脉冲
MOVR1,#3
TSR1:
MOVR0,#107
DJNZR0,$
DJNZR1,TSR1
SETBP2.0；然后拉高数据线
NOP
NOP
NOP
MOVR0,#25H
TSR2:
JNBP2.0,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:
SETBP2.0
RET
GET_TEMPER:
；读出转换后的温度值
SETBP2.0
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
；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
LCALLDELAY1
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
MOVA,CurTemp
MOVC,40H；将28H中的最低位移入C
RRCA
MOVC,41H
RRCA
MOVC,42H
RRCA
MOVC,43H
RRCA
MOVCurTemp,A
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:
CLRP2.0
MOVR3,#6
DJNZR3,$
RRCA
MOVP2.0,C
MOVR3,#23
DJNZR3,$
SETBP2.0
NOP
DJNZR2,WR1
SETBP2.0
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,#CurTemp；低位存入29H,高位存入28H
RE00:
MOVR2,#8；数据一共有8位
RE01:
CLRC
SETBP2.0
NOP
NOP
CLRP2.0
NOP
NOP
NOP
SETBP2.0
MOVR3,#9
RE10:
DJNZR3,RE10
MOVC,P2.0
MOVR3,#23
RE20:
DJNZR3,RE20
RRCA
DJNZR2,RE01
MOV@R1,A
DECR1
DJNZR4,RE00
RET
DisplayLED:
；数码管显示
MOVR0,#LEDBUF
MOVR1,#TEMP
MOVR2,#5
DP10:
MOVDPTR,#LEDMAP
MOVA,@R0
MOVCA,@A+DPTR
MOV@R1,A
INCR0
INCR1
DJNZR2,DP10
MOVR0,#TEMP
MOVR1,#5
DP12:
MOVR2,#8
MOVA,@R0
DP13:
RLCA
MOVDIN,C
CLRCLK
SETBCLK
DJNZR2,DP13
INCR0
DJNZR1,DP12
RET
LEDMAP:
DB3FH,6,5BH,4FH,66H,6DH；0，1，2，3，4，5
DB7DH,7,7FH,6FH,77H,7CH；6，7，8，9，A，B
DB58H,5EH,7BH,71H,0,40H；C，D，E，F，,-
DB63H,39H；℃
DisplayResult:
；十六进制转换为十进制
mova,CurTemp
jnbacc.7,GE0
movLEDBuf,#11h；'-'
deca
cpla
LjmpGoon
GE0:
movLEDBuf,#10H；''
Goon:
movb,#10
divab
movLEDBuf+1,a
mova,b
movLEDBuf+2,a
mova,SetTemp
movb,#10
divab
movLEDBuf+3,A
mova,b
movLEDBuf+4,A
ret
TestKey:
；测试键盘是否有键按下
MOVP1,#03H
MOVA,P1；读入键状态
ret
KeyTable:
；键码定义
DB02H,01H,0F7H
DB0EFH,0DFH,0BFH,07FH
GETKEY:
MOVR6,#10
LCALLDELAY
MOVA,P1
anla,#03h；高六位不用
CJNEA,#03H,K01；确有键按下
LJMPMLOOP
K01:
MOVR3,#2；2个键
MOVR2,#0；键码
MOVB,A；暂存键值
MOVDPTR,#KeyTable
K02:
MOVA,R2
MOVCA,@A+DPTR；从键值表中取键值
CJNEA,B,K04；键值比较
MOVA,R2；得键码
INCA
RET
K04:
INCR2；不相等，到继续访问键值表
DJNZR3,K02
MOVA,#0FFH；键值不在键值中，即多键同时按下
LJMPMLOOP
Delay:
；延时子程序
movr7,#0
DelayLoop:
djnzr7,DelayLoop
djnzr6,DelayLoop
ret
DELAY1:
；延时子程序
MOVR4,#0FFH
AA1:
MOVR5,#0FFH
AA:
NOP
NOP
DJNZR5,AA
DJNZR4,AA1
RET
end
五、电路图
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