温度检测与控制实验报告范文

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实验三十二温度传感器温度控制实验

一、实验目的

1.了解温度传感器电路的工作原理

2.了解温度控制的基本原理

3.掌握一线总线接口的使用二、实验说明

这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制。

1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介

Dalla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。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3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。

DS18B20测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

DS18B20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为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。

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=某8+某5+某4+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℃/LSB形式表达，其中S为符

号位。

LSByte:Bit72MSByte:Bit15SBit14SBit13SBit12SBit11SBit10263Bit 622Bit521Bit420Bit32-1Bit22-2Bit12-3Bit02-4Bit925Bit824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+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。温度

+125℃+85℃+25.0625℃+10.125℃+0.5℃0℃-0.5℃-10.125℃-

25.0625℃-55℃数据输出（二进制）0000011111010000000001010101000000000001100100010000000010100010 0000000000001000000000000000000011111111111110001111111101011110 11111110011011111111110010010000数据输出（十六进制）

07D0h0550h0191h00A2h0008h0000hFFF8hFF5EhFE6FhFC90hDS18B20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：TMR1R011111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:R10011R00101分辨率9位10位11位12位温度最大转换时间93.75m187.5m375m750m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16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收

到此信号表示复位成功。

2.本实验在读取温度的基础上，完成类似空调恒温控制的实验。用加

热电阻代替加热电机,制冷采用自然冷却。温度值通过LED静态显示电路

以十进制形式显示出来，同时显示电路还将显示设定的恒温值，通过键盘

可以改变设定值。按一次‘升高’键,恒温值加1℃，按一次‘降低’键,

恒温值减小1℃。恒温值在2℃～50℃范围内可调。当实际温度低于设定

的恒定温度2℃时，单片机发出指令信号，继电器吸合，红色LED点亮，

加热电阻开始加热。当温度超过设定的恒温值2℃时，单片机发出指令信号，继电器断开，红色LED熄灭，加热电阻停止加热，制冷采用自然冷却。

三、实验内容及步骤

1.用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧

插座中，请注意仿真器的方向：缺口朝上。

2.打开KeiluViion2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添

加“DS18B20.ASM”源程序，编译无误后，全速运行程序。

3.程序正常运行后，按下自锁开关‘控制’。5LED数显为“某某20”，“某某”为十进制温度测量值，当气温低于0℃，或者模拟信号输

入端的电位器没有逆时针旋到底时，温度值前面出现“-”号。“20”为

十进制温度设定值，按设定键‘升高’、‘降低’可以改变设定值。当测

量值小于设定值2个字时，加热启动，当实际值超过设定值2个字时，加

热停止。

4.可把源程序编译成可执行文件，烧录到89C51芯片中。

四、源程序

LEDBUFEQU60H；显示缓存1TEMPEQU65H；显示缓存2