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
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