DS18B20智能温度控制器

1、DS18B20 智能温度控制器DALLAS 最新单线数字温度传感器 DS18B20 简介新的“一线器件”体积更小、适用 电压更宽、更经济 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。 一线总线独特而且经济的特点， 使用户可轻松地组建传感器网 络，为测量系统的构建引入全新概念。 DS18B20 、 DS1822 “一线总线” 数字化温度传感器 同 DS1820 样，DS18B20也 支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55 C+125°C,在-10+85 C范围内，精度为土 0.5 Co DS1822的精度较差为土

2、2 °C。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 3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20、DS1822的特性 DS18B20可以程序设定 912位的分辨率，精度为土 0.5 C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！ DS1822与DS18B20

3、软件兼容，是 DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义 报警温度、分辨率参数的 EEPROM，精度降低为土 2°C，适用于对性能要求不高，成本控制 严格的应用，是经济型产品。继“一线总线”的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。DS18B20 的内部结构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

4、电电源输入端（在寄生电 源接线方式时接地） o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 C /LSB形式表达，其中S

5、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+125C的数字输出为 07D0H , +25.0625 C的数字输出为 0191H , -25.0625 C的数字 输出为FF6FH , -55 C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

6、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

7、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 93.75ms0 1 10位 187.5ms1 0 11位 375ms1 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1660微秒左右，后发

8、出 60240微秒的存在低脉冲，主 CPU 收到此信号表示复位成功。DS1 820使用中注意事项DS1820 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实 际应用中也应注意以下几方面的问题：(1) 较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于 DS1820 与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对 DS1820 进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读 取测温结果。在使用 PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。(2) 在 DS1820 的有关资料中均未提及单总线上所挂 DS1 820数量问题， 容易使人误认为

9、可以挂任意多个 DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。(3) 连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过 50m 时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通 讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步 加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820 进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。(4) 在 DS1820 测温程

10、序设计中， 向 DS1820 发出温度转换命令后， 程序总要等待 DS1820的返回信号， 一旦某个 DS1820 接触不好或断线， 当程序读该 DS1820 时，将没有返回信号， 程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。测温电缆线建议采用屏蔽 4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC 和地线，屏蔽层在源端单点接地。这是我们用网站提供的 AT89C51 实验开发板做的温度测量试验， DS18B20 的正电源 就是红线接+ 5伏，兰线接地，棕色线接P2.2,(注意：四位拨码开关的第 3位不能处于ON 的位置， 否则实验无法成功！ )+5V 和信

11、号线之间有一个 4.7K 的上拉电阻， 硬件就这么简单， 网友可以加 15 元向我邮购 DS18B20 测温电缆，可以直接插在实验板上，就能使用。软件如下：；这是关于DS18B20的读写程序，数据脚P2.2,晶振12MHZ；温度传感器18B20汇编程序，采用器件默认的12位转化，最大转化时间750微秒 ;可以将检测到的温度直接显示到AT89C51 开发实验板的两个数码管上;显示温度 00 到 99 度，很准确哦 无需校正 !ORG 0000H; 单片机内存分配申明 !TEMPER_L EQU 29H; 用于保存读出温度的低 8位 TEMPER_H EQU 28H; 用于保存读出温度的高 8位F

12、LAG1 EQU 38H; 是否检测到 DS18B20 标志位 a_bit equ 20h ; 数码管个位数存放内存位置 b_bit equ 21h ; 数码管十位数存放内存位置MAIN:LCALL GET_TEMPER; 调用读温度子程序;进行温度显示 ,这里我们考虑用网站提供的两位数码管来显示温度;显示范围 00 到 99 度,显示精度为 1 度;因为 12 位转化时每一位的精度为 0.0625 度 ,我们不要求显示小数所以可以抛弃29H 的低 4位；将28H中的低4位移入29H中的高4位,这样获得一个新字节，这个字节就是实际测量获得 的温度;这个转化温度的方法可是我想出来的哦非常简洁无需

13、乘于 0.0625 系数MOV A,29HMOV C,40H; 将 28H 中的最低位移入 CRRC AMOV C,41HRRC AMOV C,42HRRC AMOV C,43HRRC AMOV 29H,ALCALL DISPLAY; 调用数码管显示子程序CPL P1.0AJMP MAIN; 这是 DS18B20 复位初始化子程序INIT_1820:SETB P2.2NOPCLR P2.2; 主机发出延时 537 微秒的复位低脉冲MOV R1,#3TSR1:MOV R0,#107DJNZ R0,$DJNZ R1,TSR1SETB P2.2; 然后拉高数据线NOPNOPNOPMOV R0,#25

14、HTSR2:JNB P2.2,TSR3; 等待 DS18B20 回应DJNZ R0,TSR2LJMP TSR4 ; 延时TSR3:SETB FLAG1 ; 置标志位 ,表示 DS1820 存在 CLR P1.7; 检查到 DS18B20 就点亮 P1.7LED LJMP TSR5TSR4:CLR FLAG1 ; 清标志位 ,表示 DS1820 不存在CLR P1.1LJMP TSR7TSR5:MOV R0,#117TSR6:DJNZ R0,TSR6 ; 时序要求延时一段时间TSR7:SETB P2.2RET; 读出转换后的温度值GET_TEMPER:SETB P2.2LCALL INIT_18

15、20; 先复位 DS18B20JB FLAG1,TSS2CLR P1.2RET ; 判断 DS1820 是否存在 ?若 DS18B20 不存在则返回TSS2:CLR P1.3;DS18B20 已经被检测到 !MOV A,#0CCH ; 跳过 ROM 匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#44H ; 发出温度转换命令LCALL WRITE_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 ,12位的话 750 微秒LCALL DISPLAYLCALL INIT_1820; 准备读温度前先复位MOV A,#0CCH ; 跳过 ROM 匹配LCALL WRITE_1

16、820MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令LCALL WRITE_1820LCALL READ_18200; 将读出的温度数据保存到 35H/36HCLR P1.4RET;写 DS18B20 的子程序 (有具体的时序要求 )WRITE_1820:MOV R2,#8; 一共 8 位数据CLR CWR1:CLR P2.2MOV R3,#6DJNZ R3,$RRC AMOV P2.2,CMOV R3,#23DJNZ R3,$SETB P2.2NOPDJNZ R2,WR1SETB P2.2RET; 读 DS18B20 的程序 , 从 DS18B20 中读出两个字节的温度数据 READ_18200

17、:MOV R4,#2 ; 将温度高位和低位从 DS18B20 中读出MOV R1,#29H ; 低位存入 29H(TEMPER_L), 高位存入 28H(TEMPER_H) RE00:MOV R2,#8; 数据一共有 8 位RE01:CLR CSETB P2.2NOPNOPCLR P2.2NOPNOPNOP SETB P2.2MOV R3,#9RE10: DJNZ R3,RE10MOV C,P2.2MOV R3,#23RE20: DJNZ R3,RE20RRC A DJNZ R2,RE01MOV R1,A DEC R1DJNZ R4,RE00 RET10 进制;显示子程序display: mo

18、v a,29H; 将 29H 中的十六进制数转换成 mov b,#10 ;10 进制 /10=10 进制 div abmov b_bit,a ; 十位在 a mov a_bit,b ; 个位在 b mov dptr,#numtab ; 指定查表启始地址 mov r0,#4dpl1: mov r1,#250 ; 显示 1000 次 dplop: mov a,a_bit ; 取个位数MOVC A,A+DPTR ; 查个位数的 7 段代码 mov p0,a ; 送出个位的 7 段代码 clr p2.7 ; 开个位显示 acall d1ms ; 显示 1ms setb p2.7 mov a,b_bit

19、 ; 取十位数MOVC A,A+DPTR ; 查十位数的 7 段代码 mov p0,a ; 送出十位的 7 段代码 clr p2.6 ; 开十位显示 acall d1ms ; 显示 1ms setb p2.6 djnz r1,dplop ;100 次没完循环 djnz r0,dpl1 ;4 个 100 次没完循环 ret;1MS 延时 （按 12MHZ 算）D1MS: MOV R7,#80DJNZ R7,$RET；实验板上的7段数码管09数字的共阴显示代码numtab: DB 0CFH,03H,5DH,5BH,93H,0DAH,0DEH,43H,0DFH,0DBHend这是上面程序汇编以后获得

20、的编程器烧写文件： DS1820.hex下载烧写文件的方法：将鼠标移到烧写文件的超级键连处，点击鼠标的右键，选择“目标另存为（ A ）. 保”存文件类型中不要选择“文本文件” ，应该选择“所有文件” ，这样就能 获得 *.hex 文件了。；这是关于DS18B20的读写程序，数据脚P2.2,晶振11.0592mhz；温度传感器18B20汇编程序，采用器件默认的12位转化，最大转化时间750微秒 ;可以将检测到的温度直接显示到AT89C51 开发实验板的两个数码管上;显示温度 00到99度，很准确哦无需校正 !ORG 0000H; 单片机内存分配申明 !TEMPER_L EQU 29H; 用于保存

21、读出温度的低 8位TEMPER_H EQU 28H; 用于保存读出温度的高 8位 FLAG1 EQU 38H; 是否检测到 DS18B20 标志位 a_bit equ 20h ; 数码管个位数存放内存位置 b_bit equ 21h ; 数码管十位数存放内存位置MAIN:LCALL GET_TEMPER; 调用读温度子程序;进行温度显示 ，这里我们考虑用网站提供的两位数码管来显示温度;显示范围 00 到 99 度，显示精度为 1 度;因为 12 位转化时每一位的精度为 0.0625 度，我们不要求显示小数所以可以抛弃 29H 的低 4 位；将28H中的低4位移入29H中的高4位,这样获得一个新

22、字节，这个字节就是实际测量获得 的温度;这个转化温度的方法可是我想出来的哦非常简洁无需乘于 0.0625系数MOV A，29HMOV C,40H; 将 28H 中的最低位移入 CRRC AMOV C,41HRRC AMOV C,42HRRC AMOV C,43HRRC AMOV 29H,ALCALL DISPLAY; 调用数码管显示子程序CPL P1.0AJMP MAIN; 这是 DS18B20 复位初始化子程序INIT_1820:SETB P2.2NOPCLR P2.2;主机发出延时 537 微秒的复位低脉冲MOV R1,#3TSR1:MOV R0,#107DJNZ R0,$DJNZ R1,

23、TSR1SETB P2.2; 然后拉高数据线NOPNOPNOPMOV R0,#25HTSR2:JNB P2.2,TSR3; 等待 DS18B20 回应DJNZ R0,TSR2LJMP TSR4 ; 延时TSR3:SETB FLAG1 ; 置标志位 ,表示 DS1820 存在 CLR P1.7; 检查到 DS18B20 就点亮 P1.7LED LJMP TSR5TSR4:CLR FLAG1 ; 清标志位 ,表示 DS1820 不存在CLR P1.1LJMP TSR7TSR5:MOV R0,#117TSR6:DJNZ R0,TSR6 ; 时序要求延时一段时间TSR7:SETB P2.2RET; 读

24、出转换后的温度值GET_TEMPER:SETB P2.2LCALL INIT_1820; 先复位 DS18B20JB FLAG1,TSS2CLR P1.2RET ; 判断 DS1820 是否存在 ?若 DS18B20 不存在则返回TSS2:CLR P1.3;DS18B20 已经被检测到 !MOV A,#0CCH ; 跳过 ROM 匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#44H ; 发出温度转换命令LCALL WRITE_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 ,12位的话 750 微秒LCALL DISPLAYLCALL INIT_1820; 准备读温

25、度前先复位MOV A,#0CCH ; 跳过 ROM 匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令LCALL WRITE_1820LCALL READ_18200; 将读出的温度数据保存到 35H/36HCLR P1.4RET;写 DS18B20 的子程序 （有具体的时序要求 ）WRITE_1820:MOV R2,#8; 一共 8 位数据CLR CWR1:CLR P2.2MOV R3,#5DJNZ R3,$RRC AMOV P2.2,CMOV R3,#21DJNZ R3,$SETB P2.2NOPDJNZ R2,WR1SETB P2.2RET; 读 DS18B2

26、0 的程序 , 从 DS18B20 中读出两个字节的温度数据 READ_18200:MOV R4,#2 ; 将温度高位和低位从 DS18B20 中读出MOV R1,#29H ; 低位存入 29H(TEMPER_L), 高位存入 28H(TEMPER_H) RE00:MOV R2,#8; 数据一共有 8 位RE01:CLR CSETB P2.2NOPNOPCLR P2.2NOPNOPNOPSETB P2.2MOV R3,#8RE10:DJNZ R3,RE10MOV C,P2.2MOV R3,#21RE20:DJNZ R3,RE20RRC ADJNZ R2,RE01MOV R1,ADEC R1DJ

27、NZ R4,RE00RET ;显示子程序display: mov a,29H; 将 29H 中的十六进制数转换成10 进制mov b,#10 ;10 进制 /10=10 进制 div abmov b_bit,a ; 十位在 a mov a_bit,b ; 个位在 b mov dptr,#numtab ; 指定查表启始地址 mov r0,#4dpl1: mov r1,#250 ; 显示 1000 次 dplop: mov a,a_bit ; 取个位数MOVC A,A+DPTR ; 查个位数的 7 段代码 mov p0,a ; 送出个位的 7 段代码 clr p2.7 ; 开个位显示 acall

28、d1ms ; 显示 1ms setb p2.7 mov a,b_bit ; 取十位数MOVC A,A+DPTR ; 查十位数的 7 段代码 mov p0,a ; 送出十位的 7 段代码 clr p2.6 ; 开十位显示 acall d1ms ; 显示 1ms setb p2.6 djnz r1,dplop ;100 次没完循环 djnz r0,dpl1 ;4 个 100 次没完循环 ret;1MS 延时D1MS: MOV R7,#80 DJNZ R7,$RET；实验板上的7段数码管09数字的共阴显示代码numtab: DB 0CFH,03H,5DH,5BH,93H,0DAH,0DEH,43H,

29、0DFH,0DBH end750 微秒; 温度传感器 18B20 汇编程序 ,采用器件默认的 12 位转化 ,最大转化时间 ; 将温度数据通过串口发送出去，波特率 2400;本程序专为 AT89C51 实验开发板编写 .适合 12 晶振; 本程序经过验证 ,可以显示温度 +/-和两位整数温度和两位小数温度数据DOT EQU 30HZHENGSHU EQU 31HFLAG1 EQU 38H ; 是否检测到 DS18B20 的标志位;定义温度数据DIS_1 EQU 32H ; 符号DIS_2 EQU 33H ; 十位DIS_3 EQU 34H ; 个位DIS_4 EQU 35H ; 小数点后第一位

30、DIS_5 EQU 36H ; 小数点后第二位WDDATA BIT P2.2 ; 定义 DS18B20 的数据脚为 P2.2 端口ORG 0000H;以下为主程序进行 CPU 中断方式设置CLR EA ; 关闭总中断MOV SCON,#50H ; 设置成串口 1 方式MOV TMOD,#20H ; 波特率发生器 T1 工作在模式 2上MOV TH1,#0F3H ; 预置初值 （按照波特率 2400BPS 预置初值 ）MOV TL1,#0F3H ; 预置初值 （按照波特率 2400BPS 预置初值 ） SETB TR1 ; 启动定时器 T1; 以上完成串口 2400 通讯初始化设置; 主程序MA

31、IN:LCALL INIT_1820 ; 调用复位 DS18B20 子程序 MAIN1:LCALL GET_TEMPER; 调用读温度子程序LCALL FORMULA ; 通过公式计算 ,小数点后显示两位LCALL BCDLCALL DISPLAY ; 调用串口显示子程序LCALL DELAY500 ; 延时 0.5 秒LCALL DELAY500 ; 延时 0.5 秒LCALL DELAY500 ; 延时 0.5 秒 AJMP MAIN1; DS18B20 复位初始化程序INIT_1820:SETB WDDATANOPCLR WDDATA;主机发出延时 540 微秒的复位低脉冲MOV R0,

32、#36LCALL DELAYSETB WDDATA; 然后拉高数据线NOPNOPMOV R0,#36TSR2:JNB WDDATA,TSR3; 等待 DS18B20 回应DJNZ R0,TSR2LJMP TSR4 ; 延时TSR3:SETB FLAG1 ; 置标志位 ,表示 DS1820 存在LJMP TSR5TSR4:CLR FLAG1 ; 清标志位 ,表示 DS1820 不存在LJMP TSR7TSR5:MOV R0,#06BHTSR6:DJNZ R0,TSR6 ;复位成功 !时序要求延时一段时间TSR7:SETB WDDATARET ; 读出转换后的温度值GET_TEMPER:SETB

33、WDDATA ; 定时入口LCALL INIT_1820 ; 先复位 DS18B20JB FLAG1,TSS2RET ; 判断 DS1820 是否存在 ?若 DS18B20 不存在则返回TSS2:MOV A,#0CCH ; 跳过 ROM 匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#44H ; 发出温度转换命令LCALL WRITE_1820MOV R0,#50 ; 等待 AD 转换结束 ,12 位的话 750 微秒 .LCALL DELAYLCALL INIT_1820 ; 准备读温度前先复位MOV A,#0CCH ; 跳过 ROM 匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#0B

34、EH ; 发出读温度命令LCALL WRITE_1820LCALL READ_18200; 将读出的九个字节数据保存到 60H-68HRET;写 DS18B20 的子程序 （有具体的时序要求 ）WRITE_1820:MOV R2,#8 ; 一共 8 位数据CLR CWR1:CLR WDDATAMOV R3,#6DJNZ R3,$RRC AMOV WDDATA,CMOV R3,#24DJNZ R3,$SETB WDDATANOPDJNZ R2,WR1SETB WDDATARET ; 读 DS18B20 的程序 , 从 DS18B20 中读出九个字节的数据READ_18200:MOV R4,#9M

35、OV R1,#60H ; 存入 60H 开始的九个单元RE00:MOV R2,#8RE01:CLR CSETB WDDATANOPNOPCLR WDDATANOPNOPNOPSETB WDDATAMOV R3,#09RE10:DJNZ R3,RE10MOV C,WDDATAMOV R3,#23RE20:DJNZ R3,RE20 RRC ADJNZ R2,RE01MOV R1,AINC R1DJNZ R4,RE00RET;温度计算子程序FORMULA:;按公式：T实际=(T整数-0.25)+( M每度-M剩余” M每度;计算出实际温度，整数部分和小数部分分别存于 ZHENGSHU 单元和 DOT

36、 单元；将61H中的低4位移入60H中的高4位，得到温度的整数部分，并存于 ZHENGSHU单元MOV 29H,61HMOV A,60HMOV C,48HRRC AMOV C,49HRRC AMOV C,4AHRRC AMOV C,4BHRRC AMOV ZHENGSHU,A;(M每度-M剩余” M每度，小数值存于A中MOV A,67hSUBB A，66hMOV B，#64HMUL ABMOV R4，BMOV R5，AMOV R7，67HLCALL DIV457MOV A，R3;再减去 0.25，实际应用中减去 25SUBB A，#19HMOV DOT，A ; 小数部分存于 DOT 中MOV

37、A，ZHENGSHUSUBB A,#00H ; 整数部分减去来自小数部分的借位 MOV ZHENGSHU,AMOV C,4BHJNC ZHENG ; 是否为负数CPL AINC AMOV DIS_1,#2DH ; 零度以下时 ,第一位显示 "-" 号MOV ZHENGSHU,AZHENG:MOV DIS_1,#2BH ; 零度以上时 ,第一位显示 "+" 号 RET ;双字节除以单字节子程序DIV457: CLR CMOV A,R4SUBB A,R7JC DV50SETB OV ; 商溢出RETDV50: MOV R6,#8 ;求平均值(R4R5/ R7 R3)DV51: MOV A,R5RLC AMOV R