基于DS18B20数字温度测量模块设计

基于DS18B20数字温度测量模块设计设计目的掌握DS18B20数字温度传感器的工作原理及使用方法掌握对DS18B20转换数据进行处理的方法学习用数码管显示复杂数据的方法设计任务用AT89S52控制DS18B20，读取数据，并对DS18B20转换后的数据进行处理，最后在数码管上显示DS18B20测出的温度。要求使用6位数码管显示，最高位为符号位，如果温度值为正，不显示，如果温度为负，则显示负号；第2—4位显示温度值的整数部分，并在第4位数据上显示小数点；第5位显示一位小数，最低位显示摄氏度符号“C”。(1)基本要求a.用AT89C51控制DS18B20，读取数据b.对DS18B20转换后的数据进行处理，转换成实际温度值c.将符号位,整数值和小数值分别存放在特定的存储单元中.(2)进阶要求在数码管上显示DS18B20测出的温度,只要求显示出温度值的整数部分及符号位。(3)高级要求a.使用6位数码管显示测得的温度b.最高位为符号位，如果温度值为正，不显示，如果温度为负，则显示负号c.第2—4位显示温度值的整数部分，并在第4位数据上显示小数点d.第5位显示一位小数e.最低位显示摄氏度符号“C”DS18B20数字温度传感器概述DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。DS18B20产品的特点：a.只要求一个端口即可实现通信。b.在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。c.实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。d.测量温度范围在－55。C到＋125。C之间。e.数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。f.内部有温度上、下限告警设置。TO－92封装的DS18B20的引脚排列见图4-2，其引脚功能描述见表4-1。图4-2DS18B20引脚结构图（底视图）表4-1DS18B20详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。。3VDD可选择的VDD引脚。DS18B20采用严格的单总线通信协议，以保证数据的完整性。该协议定义了几种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1。除了应答脉冲所有这些信号都由主机发出同步信号。总线上传输的所有数据和命令都是以字节的低位在前。初始化序列：复位脉冲和应答脉冲在初始化过程中，主机通过拉低单总线至少480µs，以产生复位脉冲(TX)。然后主机释放总线并进入接收(RX)模式。当总线被释放后，5kΩ的上拉电阻将单总线拉高。DS18B20检测到这个上升沿后，延时15µs~60µs，通过拉低总线60µs~240µs产生应答脉冲。初始化波形如图4-5所示。图4-5初始化脉冲②读和写时序在写时序期间，主机向DS18B20写入数据；而在读时序期间，主机读入来自DS18B20的数据。在每一个时序，总线只能传输一位数据。读/写时序如图3-6所示。写时序存在两种写时序：“写1”和“写0”。主机在写1时序向DS18B20写入逻辑1，而在写0时序向DS18B20写入逻辑0。所有写时序至少需要60µs，且在两次写时序之间至少需要1µs的恢复时间。两种写时序均以主机拉低总线开始。产生写1时序：主机拉低总线后，必须在15µs内释放总线，然后由上拉电阻将总线拉至高电平。产生写0时序：主机拉低总线后，必须在整个时序期间保持低电平（至少60µs）。在写时序开始后的15µs~60µs期间，DS18B20采样总线的状态。如果总线为高电平，则逻辑1被写入DS18B20；如果总线为低电平，则逻辑0被写入DS18B20。读时序DS18B20只能在主机发出读时序时才能向主机传送数据。所以主机在发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便DS18B20能够传送数据。所有读时序至少60µs，且在两次独立的读时序之间至少需要1µs的恢复时间。每次读时序由主机发起，拉低总线至少1µs。在主机发起读时序之后，DS18B20开始在总线上传送1或0。若DS18B20发送1，则保持总线为高电平；若发送0，则拉低总线。当传送0时，DS18B20在该时序结束时释放总线，再由上拉电阻将总线拉回空闲高电平状态。DS18B20发出的数据在读时序下降沿起始后的15µs内有效，因此主机必须在读时序开始后的15µs内释放总线，并且采样总线状态。图4-6DS18B20读/写时序图DS18B20在使用时，一般都采用单片机来实现数据采集。只需将DS18B20信号线与单片机1位I/O线相连，且单片机的1位I/O线可挂接多个DS18B20，就可实现单点或多点温度检测。4.设计原理图主程序开始初始化、设置常量主程序开始初始化、设置常量调DS18B20初始化子程序读取转换温度值调数据处理子程序生成显示码显示温度值附录（程序）：DS18B20程序：#include<reg51.h>sbitDQ=P2^4;unsignedchartab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x39};voiddelay(unsignedintj){while(j--);}Init_DS18B20(void){unsignedcharx=0;DQ=1;delay(8);DQ=0;delay(80);DQ=1;delay(14);x=DQ;delay(20);} ReadOneChar(void){unsignedchari=0;unsignedchardat=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0; dat>>=1;DQ=1; if(DQ)dat|=0x80;delay(4);}return(dat);} WriteOneChar(unsignedchardat){unsignedchari=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;DQ=dat&0x01;delay(5);DQ=1;dat>>=1;}delay(4);} ReadTemperature(void){unsignedchara=0;unsignedcharb=0;unsignedintt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); WriteOneChar(0x44);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC);WriteOneChar(0xBE);a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();t=b<<8;t=t|a;return(t);}voiddisplay_tempmain(unsignedinti){floattemp;unsignedcharxiaoshu;unsignedintzhengshu;if((0xf000&i)==0xf000){i=~i+1; P0=0x00;P0=tab[10];P3=0xfe;delay(1000);}temp=(0x000f&i)*10.0*0.0625+0.375;xiaoshu=temp;zhengshu=i>>4;P0=0x00;P0=tab[zhengshu/100];P3=0xfd;delay(500);P0=0x00;P0=tab[zhengshu%100/10];P3=0xfb;delay(500);P0=0x00;P0=tab[zhengshu%100%10]|~0x7f;P3=0xf7;delay(1000);P0=0x00;P0=tab[xiaoshu];P3