C51单片机12(温度传感器)

DS18B20内部 内部RAM地址安排 内部 地址安排
• 9字节 字节 存储器内容 温度值低位 温度值高位 温度上限值 温度下限值 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC校验值 校验值 字节地址 0 1 2 3 4 5 6 7 8
DS18B20的温度数据存储格式 的温度数据存储格式
位7 23 位6 22 位5 21 位4 20 位3 2-1 位2 2-2 位1 2-3 位0 2-4 位8 24
O 1
O 2
O 3
1
2
3 仰视图
GND
正视图
VDD
DQ
DS1820内部结构框图 内部结构框图
存储器和控制逻辑 温度传感器 内部VDD 64位ROM 和单线端口 暂存器 上限触发 TH 下限触发 TL VDD 电源检测 8位CRC产生器
工作过程
• 内部低温度系统振荡器
– 振荡频率随温度变化很小，为计数器 提供一 振荡频率随温度变化很小，为计数器1提供一 个频率稳定的计数脉冲
DS18B20的操作指令 的操作指令
• 0x33——读取ROM。读传感器 ——读取 中的64位编 ——读取 。读传感器ROM中的 位编 中的 码 • 0x55——匹配 ——匹配 ——匹配ROM。发出此命令后，接着发出 。发出此命令后， 64位编码，访问单一总线上相应的 位编码， 位编码 访问单一总线上相应的DS18B20，并 ， 使之做出响应， 使之做出响应，为读写做准备 • 0xF0——搜索 ——搜索 ——搜索ROM。用于确定挂接在同一总线上 。 芯片数， 位地址， 的DS18B20芯片数，识别 位地址，为操作各器 芯片数 识别64位地址 件做准备 • 0xCC——跳过 ——跳过 ——跳过ROM。当总线上只有一个温度传 。 感器芯片时，忽略64位地址 直接向DS18B20发 位地址， 感器芯片时，忽略 位地址，直接向 发 出命令 • 0xEC——告警搜索。执行后，只有温度超过预设 ——告警搜索 ——告警搜索。执行后， 上、下限的芯片才做出响应
写数据字节的子过程（方法二） 写数据字节的子过程（方法二）
void ds1820writebyte(uchar wdata) //ds1820写数据字节 写数据字节 { uchar i=0; for (i=8; i>0; i--) //按从低到高的顺序，逐位输出数据字节 按从低到高的顺序， 按从低到高的顺序 { DQ = 0; //数据线输出 数据线输出0 数据线输出 DQ = wdata & 0x01; //准备写数据位（同时延时 准备写数据位（ 准备写数据位 同时延时15us） ） ds1820delay(10); //延时 延时45us 延时 DQ = 1; //数据线输出 数据线输出1 数据线输出 wdata>>=1; //右移一位，准备下次发送 右移一位， 右移一位 } }
符号位（ ： 符号位（1：负值 0：正值） ：正值） 测得数据× 测得数据×0.0625 = 实际温度值
单个DS1820芯片与单片机的连接 芯片与单片机的连接 单个
• 在有条件的情况下，最好每个温度传感器 在有条件的情况下， 都使用独立电源
接MCU
初始化
数据线置“ ” 数据线置“1” 延时（时间要求不严格，但尽量短一点） 延时（时间要求不严格，但尽量短一点） 数据线置“ ” 数据线置“0” 延时750us(480~960us) 延时 数据线置“ ” 数据线置“1” (15~60us) 延时等待芯片返回的低电平 若读到数据线上低电平0，再延时（ 若读到数据线上低电平 ，再延时（从 5 开始至 少480us） ） 8. 数据线再次置“1”，结束 数据线再次置“ ” 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
位15 位14 位13 位12 位11 位10 位9 S S S S S 26 25
DS18B20的温度数据存储格式 的温度数据存储格式
• 字节 字节0
位7 23 位6 22 位5 21 位4 20 位3 2-1 位2 2-2 位1 2-3 位0 2-4
• 字节1 字节
位15 位14 位13 位12 位11 位10 位9 S S S S S 26 25 位8 24
DS18B20芯片的地址编码 芯片的地址编码
• 当单一总线上挂接多个 当单一总线上挂接多个DS18B20芯片时， 芯片时， 芯片时 使用64位光刻 位光刻ROM地址来区别不同芯片 使用 位光刻 地址来区别不同芯片 • 64位地址码是产品出厂前光刻好的 位地址码是产品出厂前光刻好的
– 产品类型标号（说明是温度传感器） 产品类型标号（说明是温度传感器） – 序列号（与网卡 序列号（与网卡MAC地址相似） 地址相似） 地址相似 – CRC码（CRC = X8+X5+X4+1,用于校验 用于校验) 码 用于校验 8位CRC码 位 码 48位序列号 位序列号 8位产品类型标号 位产品类型标号
主要性能指标
• 温度测量范围： －55℃ ~ +125 ℃ 温度测量范围： ℃ • 温度测量精度： ±0.5 ℃(－10℃ ~ +85 ℃) 温度测量精度： － ℃ • 温度数字量转换时间：200ms（典型值） 温度数字量转换时间： （典型值）
DS18B20的外观与引脚 的外观与引脚
DALLAS DS18B20
主控制器写“0”时 隙 15us 15us min typ 30us max 15us 主控制器写“1”时 隙 15us min typ 30us max
Vcc GND
写数据字节的子过程（方法一） 写数据字节的子过程（方法一）
void tempwritebyte(uchar dat) //向18B20写一个字节数据 向 写一个字节数据 { uint i; uchar j; bit testb; for(j=1;j<=8;j++) { testb = dat & 0x01; //判断写数据最低位 判断写数据最低位 if(testb) //写 "1" 写 { ds=0; //数据线输出低电平 数据线输出低电平 i++;i++; //延时 延时15us 延时 ds=1; //数据线输出高电平（写"1"） 数据线输出高电平（ 数据线输出高电平 ） i=8;while(i>0)i--; //延时 延时>45us 延时 } else //写 "0" 写 { ds=0; //数据线输出低电平 数据线输出低电平 i=8;while(i>0)i--; //延时 延时>45us 延时 ds=1; //数据线输出高电平 数据线输出高电平 i++;i++; //延时 延时15us 延时 } dat = dat>>1; //右移一位，准备下次写操作 右移一位， 右移一位 } }
51系列单片机
第12讲 温度传感器 讲
计算机教研室 宋文强
温度传感器概述
温度传感器DS1820 温度传感器
• • • • • • • • Dallas公司生产的数字温度传感器 公司生产的数字温度传感器 单总线接口方式，只需要与MCU的一个端口连 单总线接口方式，只需要与 的一个端口连 接即可实现双向通信 可以直接将温度转化成串行数字信号 只有三个引脚（VDD、GND、DQ） 只有三个引脚（ 、 ） 同一总线上可以挂接多个温度传感器芯片 适用于远距离多点温度检测 +5V供电，也可以在信号线上高电平时为内部电 供电， 供电 容充电， 容充电，供低电平时消耗 电源极性接反时，芯片发烫， 电源极性接反时，芯片发烫，但不会烧坏
• 内部高温度系统振荡器
– 振荡频率对温度很敏感，为计数器 提供一个 振荡频率对温度很敏感，为计数器2提供一个 频率随温度变化的计数脉冲
温度测量原理
斜坡累加器
预置
比较
低温度系数振荡器
计数器1 增加
预置Βιβλιοθήκη =0?温度寄存器高温度系数振荡器
计数器2
停止
=0?
温度测量过程
• 初始时
– 温度寄存器被预置成－55 ℃ 温度寄存器被预置成－ – 计数器 被预置成与－55 ℃相对应的一个量 计数器1被预置成与 被预置成与－
• 计数器 从预置数开始减计数到0时，温度寄存器 计数器1从预置数开始减计数到 时 从预置数开始减计数到 中的温度值增加1 中的温度值增加 ℃ • 斜率累加器为计数器 提供新的计数值 斜率累加器为计数器1提供新的计数值 • 计数器 开始新的减计数，这个过程重复进行，直 计数器1开始新的减计数，这个过程重复进行， 开始新的减计数 到计数器2计数到 计数到0为止 到计数器 计数到 为止 • 除初始值以外，计数器1每一个循环的预置数都由 除初始值以外，计数器 每一个循环的预置数都由 斜率累加器提供 • 为了补偿振荡器温度特性的非线性，斜率累加器 为了补偿振荡器温度特性的非线性， 提供的预置数将随温度而相应变化（也就是说， 提供的预置数将随温度而相应变化（也就是说， 在不同温度范围时，使温度寄存器值增加1 在不同温度范围时，使温度寄存器值增加 ℃所 需要的计数个数是不同的） 需要的计数个数是不同的）
读数据字节的子过程（方法一） 读数据字节的子过程（方法一）
DS18B20的操作指令 的操作指令
• 44H——温度转换。启动DS18B20进行温度转换， ——温度转换。启动 进行温度转换， ——温度转换 进行温度转换 结果存入内部RAM 结果存入内部 • BEH——读暂存器。读内部 ——读暂存器 ——读暂存器。读内部RAM中的温度数据 中的温度数据 • 4EH——写暂存器。发出向内部RAM第2、3字节 ——写暂存器。发出向内部 第 、 字节 ——写暂存器 写上、下限值的命令，紧接着传送2字节数据 写上、下限值的命令，紧接着传送 字节数据 • 48H——复制暂存器。将内部 ——复制暂存器 ——复制暂存器。将内部RAM第2、3字节内 第 、 字节内 容复制到EEPROM 容复制到 • B8H——重调 ——重调 ——重调EEPROM。将EEPROM中内容恢 。 中内容恢 复到内部RAM第2、3字节 复到内部 第 、 字节 • B4H——读供电方式。读得 ，DS18B20采用寄 ——读供电方式 ——读供电方式。读得0， 采用寄 生供电；读得1， 生供电；读得 ，DS18B20利用外接电源供电 利用外接电源供电