基于DS18B20的温控系统实习报告.docx

1、基于DS18B20的温控系统实习报告河 南 农 业 大 学智能仪器设计实习设 计 说 明 书题 目： 基于DS18B20的温控系统 学 院： 理学院 专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 07电科4班 学 号： 0708101099 姓 名： 徐亚利 指导教师： 成 绩： 时 间： 2010 年 11 月 29 日至 2010 年 12 月 13 日 智 能 仪 器 设 计 实 习设 计 任 务 书题目 基于DS18B20的温控系统 专业、班级 07电科4班 学号 0708101099 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：功能要求：完成温控制系统的设计1） 在设置模式下，用户

2、可以通过按键设置允许最高温度TH 、允许最低温度TL 及转换精度。2） 在测温模式下,实时测出当前温度并显示。（可采用LED显示或LCD显示，显示结果精度不得低于0.1C）。3）在测温模式下，实时比较当前温度与报警温度，当高于高温报警TH 时，系统红灯亮，声音警报响，同时启动冷却电路开始制冷(冷却电路的启动用继电器控制)；当在高温报警TH与低温报警TL 之间时，系统绿灯亮。上述内容为基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。基本要求： 明确设计任务，复习与查阅有关资料。设计所用硬件芯片按给定使用。 按要求对设计进行简要说明，总体设计方案，各部分的详细设计。 写出体会和总结。要求全部使用A4

3、纸打印稿，不少于5000字。主要参考资料： 李朝青编单片机原理及接口技术(简明修订版)北京航空航天大学出版社，1998 冯克MCS-51单片机实用子程序及其应用实例黑龙江科学技术出版社，1990 杨欣荣等智能仪器原理、设计与发展中南大学出版社，2003 孙传友等感测技术基础 电子工业出版社，2001 王福瑞等单片微机测控系统设计大全北京航空航天大学出版社，1999 科技期刊：单片机与嵌入式系统应用、实用测试技术、自动化仪表、传感器世界、测控技术、电子技术应用等2001年以后各期。完 成 期 限： 2010年12月13日指导教师签名： 一、背景及意义随着电子技术的发展，人们的生活日趋数字化，单片

4、机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的方便；支持“一线总线”接口的温度传感器简化了数字温度计的设计，降低了成本；以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20为核心，以ATMEL公司的AT89S52为控制器设计的DS18B20温度控制器结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器。二、系统分析美国达拉斯（D.ALLA

5、S）公司生产的单总线数字式温度传感器，由于具有结构简单、不需要外接电路、可用一根I/O数据线既供电又传输数据、可由用户设置温度报警界限等特点，近年来广泛用于各个需要测量和控制温度的地方。前些年，集成式数字温度传感器DS18B20的出现开辟了温度传感器技术的新领域，它利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量。而可组网数字式温度传感器DS18B20则是DS1820的更新产品，利用它，用户可以方便的构建适合自己的测温系统，同时，DS18B20可以提高系统的抗干扰性，使系统的设计更灵活、方便，而且适合在恶劣的环境下进行温度测量。DS18B20的内部结构DS18B20内部结构如图1所示，主要由4部分

6、组成：64位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的管脚排列如图2所示，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，见图4）。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，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8X5X41）。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。图1 DS18B20的内部结构图2 DS18B20的管脚排列DS18B20详细引脚功能描述序

7、号名称引脚功能描述1GND地信号2I/O数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，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。DS18B20 温度/数字对应关系如下表1所示:表1 实测温度和数字输出的对应关系: Table 1 Relationship between measured temperatures and digital output 温度/C数字输出（二进制）数字输出（十六进制）+1

8、25+85+25.0625+20.125+0.50-0.5-20.125-25.0625-55000001111101000000000101010100000000000110010001000000001010001000000000000010000000000000000000111111*00111111*10111111*1111111*007D0H0550H0191H00A2H0008H0000HFFF8HFF5EHFF6FHF000HDS18B20内部暂存存储器的第5个字节是结构寄存器，它主要用于确定温度值的数字转换分辨率，字节结构如下 0RR11111其中 R1,R2用于设置

9、分辨率，如下表2所示表2 DS18B20分辨率设置表RR温度分辨最大转换时间009位93.75ms0110位187.5 ms1011位375 ms1112位750 ms三、系统硬件设计DS18B20与单片机的典型接口设计图3以MCS51系列单片机为例，画出了DS18B20与微处理器的典型连接。图3（a）中DS18B20采用寄生电源方式，其VDD和GND端均接地，图3（b）中DS18B20采用外接电源方式，其VDD端用3V5.5V电源供电。 图3（a） 寄生电源工作方式 图3（b） 外接电源工作方式 四、系统软件设计DS18B20的一线工作协议流程是：初始化ROM操作指令存储器操作指令数据传输。

10、其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序初始化时序写时序读时序3个子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写（命令或数据）子程序，READ为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始。INI11:CLRDATDJNZR2,INI11；主机发复位脉冲持续3s200=600sSETBDAT；主机释放总线，口线改为输入MOVR2,30IN12:DJNZR2,INI12；DS18B20等待2s30=60sCLRCORLC,DAT；DS18B20数据线变低（存在脉冲）吗？JCINI10；DS18B20未准备好，重新初始化MOVR6,80INI13:ORLC,DATJCINI14；DS18B20数据线

11、变高，初始化成功DJNZR6,INI13；数据线低电平可持续3s80=240sSJMPINI10；初始化失败，重来INI14:MOVR2,240IN15:DJNZR2,INI15；DS18B20应答最少2s240=480sRET；WRITE:CLREAMOVR3,8；循环8次，写一个字节WR11:SETBDATMOVR4,8RRCA；写入位从A中移到CYCLRDATWR12:DJNZR4,WR12；等待16sMOVDAT,C；命令字按位依次送给DS18B20MOVR4,20WR13:DJNZR4,WR13；保证写过程持续60sDJNZR3,WR11；未送完一个字节继续SETBDATRET；RE

12、AD:CLREAMOVR6,8；循环8次，读一个字节RD11:CLRDATMOVR4,4NOP；低电平持续2sSETBDAT；口线设为输入RD12:DJNZR4,RD12；等待8sMOVC,DAT；主机按位依次读入DS18B20的数据RRCA；读取的数据移入AMOVR5,30RD13:DJNZR5,RD13；保证读过程持续60sDJNZR6,RD11；读完一个字节的数据，存入A中SETBDATRET；主机控制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。假设一线仅挂接一个芯片，使用默认的12位转换精度，外

13、接供电电源，可写出完成一次转换并读取温度值子程序GETWD。GETWD:LCALLINITMOVA,0CCHLCALLWRITE；发跳过ROM命令MOVA,44HLCALLWRITE；发启动转换命令LCALLINITMOVA,0CCH；发跳过ROM命令LCALLWRITEMOVA,0BEH；发读存储器命令LCALLWRITELCALLREADMOVWDLSB,A；温度值低位字节送WDLSBLCALLREADMOVWDMSB,A；温度值高位字节送WDMSBRET子程序GETWD读取的温度值高位字节送WDMSB单元，低位字节送WDLSB单元，再按照温度值字节的表示格式及其符号位，经过简单的变换即可得到实际温度值。五、结束语DS18B20是目前最流行的单总线温度传感器之一。它的接口电路简单、可靠，因此咋温度检测系统以及测控网络中将会有广泛的应用前景。【参考文献】1李广弟等单片机基础修订本北京航空航天大学出版社，20012李朝青编单片机原理及接口技术(简明修订版)北京航空航天大学出版社，19983公茂法等单片机人机接口实例北京航空航天大学出版社，19984冯克MCS-51单片机实用子程序及其应用实例黑龙江科学技术出版社，19905王福瑞等单片微机测控系统设计大全北京航空航天大学出版社，19996徐仁贵等单片