DS18B20温度采集报告.docx
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DS18B20温度采集报告
南京信息工程大学
滨江学院
课程论文
（单片机原理及应用）
题目DS18B20温度采集报告
学生姓名仇丽华
学号20082305902
院系滨江学院电子工程
专业电子信息工程
指导教师朱艳萍
概述
硬件电路的单片机芯片采用AT89S52芯片，进行数据处理。
数据采集部分的传感器采用DS18B20芯片数字温度传感器。
，用七段LED数码显示器显示测量的温度值，超过预定的温度值则会产生报警。
硬件电路设计
1、AT89S52芯片
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
2、DS18B20芯片
（1）DS18B20简介
DS18B20是由美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器芯片。
与传统的热敏电阻有所不同，DS18B20可直接将被测温度转化为串行数字信号，以供单片机处理，它还具有微型化、低功率、高性能、抗干扰能力强等优点。
通过编程，DS18B20可以实现9~12位的温度读数。
信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从微处理器到DS18B20仅需连接一条信号线和地线。
读、写和执行温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。
（2）DS18B20的引脚功能
DS18B20的引脚（图7-10），其功能如表7-8所示。
（3）DS18B20的主要特点
v采用单线技术，与单片机通信只需一个引脚；
v通过识别芯片各自唯一的产品序列号从而实现单线多挂接，简化了分布式温度检测的应用；
v实际应用中不需要外部任何器件即可实现测温；
v可通过数据线供电，电压的范围在3～5.5V；
v不需要备份电源；
v测量范围为-55～+125℃，在-10～+85℃范围内误差为0.5℃；
v数字温度计的分辨率用户可以在9位到12位之间选择，可配置实现9～12位的温度读数；
v将12位的温度值转换为数字量所需时间不超过750ms；
v用户定义的，非易失性的温度告警设置，用用户可以自行设定告警的上下限温度。
（4）DS18B20内部结构
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下图所示。
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
DS18B20内部结构
3、实验原理图
AT89S52控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：
初始化、ROM操作指令、存储器操作指令，必须先启动DS18B20开始转换，再读出温度转换值，本实验系统挂接一个DS18B20芯片，可使用默认的12位转换精度，外接供电电源，单片机与DS18B20的接口用的是单片节的P2.4口。
电路焊接时按照电路图焊接，将电源部分、ISP接口、18B20、蜂鸣器、LED显示和单片机模块连接起来，按照引脚相同标号连接。
等焊接完成后将程序下载到芯片里进行调试。
查看焊接的板子有没有问题。
我们的板子刚刚下进去程序后数码管没显示，后经过检查，发现数码管的引脚焊反了，改正后板子能够正确显示。
板子显示29.8，温度没有超过设定的30，所以蜂鸣器不会响。
软件设计
实验原理
测温系统的原理主要是DS18B20去采集温度，然后单片机负责提供时钟频率，分析处理数据，送给LED显示。
DS18B20低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。
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，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，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，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。
原理图的18、19脚就是晶振原理图，9脚是复位原理图，可以使单片机清零。
实验内容
（1）如下的流程图，在keil编译环境下编制程序，需要采集温度并判断温度所处范围，如果超出温度范围则报警；报警通过实验板上的蜂鸣器实现，报警温度可以通过键盘设置；最后生成*．HEX文件。
（2）通过ISP将生成的*．HEX文件下载到单片机中，运行程序。
（3）观测LCD上显示的温度数据，通过键盘操作控制报警温度。
主流程图
中断流程图
程序代码
//DS18B20温度传感器程序
#include
#defineAlarm10
sbitBeep=P3^4;
sbitDQ=P2^4;
unsignedchartempL=0,tempH=0;//数据传输线接单片机的相应引脚
unsignedcharflag=0;//设全局变量
unsignedinttemperature,negtemper;//温度值保存在temperature里
unsignedcharidataaddrdat[2]={0x0,0x0};
unsignedchartab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}；/*0123456789*/
unsignedchartab1[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};
unsignedchardispbuf[3]={0,0,0};
unsignedcharwarning=20;
biton=0,off=1;
//*****************************************************************************
//延时子程序//**
voiddelay（unsignedinti）
{while（i--）;}
voidbeep（biti）
{Beep=i;}
//*****************************************************************************
//初始化程序
Init_DS18B20（void）
{unsignedcharx=0;
DQ=1;//DQ先置高
dalay（8）;//稍延时
DQ=0；//发送复位脉冲
delay（85）;//延时（>480us）
DQ=1;//拉高数据线
delay（14）;//等待（15~60us）
x=DQ;//用x的值来判断初始化程序有没有成功，DS18B20存在的话x=0,
//否则为1
delay（20）;
｝//****************************************************************************
//读一个字节
ReadOneChar（void）//主机数据线先从高电平拉至低电平，保持1ms以上，
//再使数据线升为高电平，从而产生读信号
{unsignedchari=0;//每个读周期最短的持续时间为60us，各个读周期之间
//必须有一个1ms以上的高电平恢复期
unsignedchardat=0;
for（i=8;i>0;i--）//一个字节有8位
{DQ=1;
delay
（1）;
DQ=0;
dat>>=1;
DQ=1;
if（DQ）
dat|=0x80;
delay（4）;}
return（dat）;}
//******************************************************************
//写一个字节
WriteOneChar（unsignedchardat）
{unsignedchari=0;//数据线从高电平拉至低电平，产生写起始信号
//15ms之间将所需写的位送到数据线上
for（i=8;i>0;i--）//在15~60ms之间对数据线进行采样，如果是高电平
//就写1，低电平就写0
{DQ=0;//在开始另一个写周期前必须有1ms以上的高电平恢复期
DQ=dat&0x01;
delay（5）;
DQ=1;
dat>>=1;}
delay（4）;}
//*********************************************************************
ReadTemperature（void）
{Init_DS18B20（）;//初始化
WriteOneChar（0xcc）;//跳过读序列号的操作
WriteOneChar（0x44）;//启动温度转换
delay（125）;//转换需要一点时间，延时
Init_DS18B20（）;//初始化
WriteOneChar（0xcc）;//跳过读序列号的操作
WriteOneChar（0xbe）;//读温度寄存器（头两个值分别为温度的低位和高位）
tempL=ReadOneChar（）;//读出温度的低位LSB
tempH=ReadOneChar（）;//读出温度高位ＭＳＢ
temperature=（tempH*256）+tempL; //温度转换，对高、低位做相应的运算，转化为
//实际温度
return（temperature）;}
//**********************************************************************
voidDispbu（unsignedinttemper）
{dispbuf[2]=（temper>>4）%10;//取十位
dispbuf[1]=（temper>>4）%10;//取个位
if（temper&0x8）//小数位
dispbuf[0]=0x55;
elsedispbuf[0]=0;
}
unsignedchargetkey（）//键盘扫描程序
{P2=0xff;
P2=oxfe;
if（（P2&0xff）!
=0xfe）
{delay（5000）;
if（（P2&0xff）!
=0xfe）
returnP2;
elseP2=0xfd;
}
elseP2=oxfd;
if（P2&0xff）!
=0xfd;
{delay（5000）;
if（（P2&0xff）!
=0xfd）
returnP2;
elseP2=oxfd;
}
elseP2=0xfd;
if（（P2&0xff）!
=0xfd）
{delay（5000）;
if（（P2&0xff）!
=0xfd）
returnP2;
elseP2=0xfd;
}
elseP2=0xf7;
if（（P2&0xff）!
=0xf7）
{delay（5000）;
if（（P2&0xff）!
=0xf7）
returnP2;
elsereturnP2=0xfe;
}
}
Inter0_process（）interrupt2//外部中断1
{
unsignedcharkey;
inti;
unsignedchardis=0x01;
unsignedintj;
for（j=5000;j>0;j--）
{
key=getkey（）;//取键值
if（key==0xee）//如1键按下，则温度值递增
{warning++;
delay（8000）;
}
if（key==0xed）
{//如5键按下，则温度值递增
warning--;
delay（8000）;
}
if（key==0x77）//按下16键则退出中断
j=1;
for（i=0;i<2;i++）//设置两位报警值，并在LED上显示
{
P1=dis;
dis<<=1;
if（i==0）
P0=tab[warning%10];
else
P0=teb[warning/10];
delay（200）;
}
dis=0x01;
}
}
//****************************************************************************
//主程序
main（）
{unsignedchari,npos=0x01;
P0=0xff;
P2=0xff;
P1=0xff;
EX1=1;//开中断1
IT1=1;//下降沿触发
ET1=1;
EA=1;//开总中断
while
（1）
{
if（（temperature&0xf000）==0xf000）//判断是否是负温度
{
ReadTemperature（）;
for（i=0;i<4;i++）//4位显示
{
negtemper=（~temperature）+1;//取原码
Dispbuf（negtemper）;//取位值
P1=npos;
npos<<1;//循环使能
if（i==1）//第二位显示有点
{
P0=tab1[dispbuf[i]];//查表显示
delay（700）;
}
elseif（i==3）//显示负号
P0=0xbf;
else
{
P0=tab[dispbuf[i]];
delay（700）;
}
}
npos=0x01;
}
else//如不是负温度
{
for（i=0;i<3;i++）//为负则显示3位
{ReadTemperature（）;//读温度值
Dispbuf（temperature）;
if（（（temperature>>4）&0xff）>=warning）//温度值大于报警温度值则报警
beep（0n）;//蜂鸣器响
elsebeep（off）;//不响
P1=npos;
npos<<=1;//循环显示
if（i==1）
P0=tab1[dispbuf[i]];
else
P0=tab[dispbuf[i]];
delay（100）;
}
npos=0x01;
}
}
}
总结
通过这次单片机实验让我知道了C语言的重要性。
以前学的时候以为只可以写写简单的程序，现在知道和单片机联合起来可以实现很多很多功能。
所以我们一定要加强这方面的知识。
板子焊的再漂亮，没有程序还等于零。
在焊接板子时先将排阻和AT89S52连接起来，排阻一边有个小点的地方时1脚，然后顺序往下焊接。
将芯片的9脚复位键焊上一个开关，开关按钮有六个端，用万用表电阻档检测，检测一端，用表笔碰触任两个，当按下去的时候万用表有偏斜，就用那两个脚连接。
在芯片的18、19脚按图焊上晶振，产生时钟频率。
在芯片的40脚焊上两个并联的电容，然后接地。
在21、22、23脚分别焊上三个开关，可以控制温度的加一、减一和退出。
然后将LED显示部分焊上，将数码管同芯片按图焊在一起，同时在P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口焊接四个三极管将电流放大，使数码管显示更亮。
然后将蜂鸣器按图焊接，在电路图中也焊接了一个三极管，可将声音进行放大。
然后将18B20按图焊接，18B20的2脚既要和电阻连接，也要和芯片的A12脚连接起来。
然后焊接电源部分，ＵSB接口只需焊接1、4、5和6脚，在电源电路中，将一个电阻和发光二极管串联，然后与四个电容并联，电路是否有电可以通过发光二极管是否发光得知。
最后焊接ＩＳＰ接口，正面看板子，只有左上角和右下角会成为1脚，然后依次焊接，所以下载时下载线插上去时要注意，不能插反。
焊接过程中，要尽量让板子排版清晰，这样方便检查，导线排布好看，要尽量横平竖直，两个焊点之间不要搭在一起。
板子焊接完成后，我们将程序下进去，板子并没有亮，在多次检查后发现数码管的引脚焊接反了，我们将１的对脚焊成了７脚，应该是６脚的对脚。
下载程序时应先安装ＵＳＢ转串口驱动程序，安装时按照系统默认的路径进行安装。
板子改正后在调试就对了，显示２９.８，并没有超过设定的温度３０，所以蜂鸣器不会产生报警。
这次试验增加了我们动手动脑能力，让我们不只学会理论知识，要把这些用到现实生活中去。
同时也增加了我们的合作能力，我们都非常的努力，一有问题大家都坐在一起讨论，一起努力，一起攻克问题。
我想我们享受的就是这个过程，而不仅仅只是结果。
通过这次的设计，我知道了，在任何问题面前，只要我们努力，只要我们勇敢，我想，他们都不是问题，都不是困难。
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