单线数字温度传感器DS18B20简介
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
今天就让我们一起来学习怎样实现温度的采集 与控制。
任务描述
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。温度采集采用单线数字温度传感器 DS18B20。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。
知识准备
知识点4 DS18B20操作时序
初始化
写时序
写0时序
写1时序
知识准备
知识点4 DS18B20操作时序
读时序
任务处理
1.单片机的P3.0作数据串行输出，P3.1作移位脉冲输出,当然用户也可以 用其他I/O口。使用单片机最小应用系统1模块，用导线连接P3.0、P3.1到串 行静态显示模块的DIN、CLK端。P3.2接温度控制模块的加热端，P2.0接 DS18B20的单总线数据端；按钮K1、K2接P1.0、P1.1。
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。
知识准备
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。
知识准备
知识点3 DS18B20的通讯协议
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。
知识准备
知识点2：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：
M1 定时器/计数器的定时/计数范围 工作方式0：13位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的13次方，也就是8192次。 工作方式1：16位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的16次方，也就是65536次。 工作方式2和工作方式3，都是8位的定时/计数方式，因此，最多可以计到2的8次方，
也说是256次
思维导图
任务一 了解温度传感器电路的工作原理 了解温度控制的基本原理 掌握一线总线接口的使用
情境导入
温度是一个与人们生活和生产密切相关的重要 物理量。温度的测量和控制技术应用十分广泛。在 工农业生产和科学研究中，经常需要对某一系统的 温度进行测量，并能自动的控制、调节该系统的温 度。
在现实生活中温度的测量与控制应用非常广泛 ，生活中的数字温度计只是其中一种应用，我们常 见的还有空调、电冰箱的温度控制，还有工业中的 各种场合的环境监测，农业中的恒温大棚控制、恒 温孵化箱等都是温度与控制系统的典型应用。
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的通讯协议总结为一下几步：
• 初始化 • ROM操作命令 • 存储器操作命令 • 执行/数据
知识准备
初始化 通过单线总线的所有执行（处理）都从一个初始化序列开始。初始 化序列包括一个由总线控 制器发出的复位脉冲和跟有其后由从机发出的存在脉冲。 存在脉冲让总线控制器知道DS1820在总线上且已准备好操作。 存储器操作命令
2.打开Keil uVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，根据项目要 求编写项目源程序，进行编译，直到编译无误。
3.进行软件设置，生成HEX文件。 4.利用下载器将程序下载到单片机中，并上电观察程序结果是否正确
任务处理
参考程序：
/**************************************/ /* 可调数字钟程序*/
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，用户不要 去改动。R1和R0用来设置分辨率
知识准备
分辨率设置表:
R1
R0
分辨率
0
0
9位
0
1
10位
1
0
11位
1
1
12位
温度最大转换时间 93.75ms 187.5ms 375ms 750ms
知识准备
知识点1：单线数字温度传感器DS18B20简介
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。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
任务描述
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。温度采集采用单线数字温度传感器 DS18B20。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。
知识准备
知识点4 DS18B20操作时序
初始化
写时序
写0时序
写1时序
知识准备
知识点4 DS18B20操作时序
读时序
任务处理
1.单片机的P3.0作数据串行输出，P3.1作移位脉冲输出,当然用户也可以 用其他I/O口。使用单片机最小应用系统1模块，用导线连接P3.0、P3.1到串 行静态显示模块的DIN、CLK端。P3.2接温度控制模块的加热端，P2.0接 DS18B20的单总线数据端；按钮K1、K2接P1.0、P1.1。
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。
知识准备
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。
知识准备
知识点3 DS18B20的通讯协议
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。
知识准备
知识点2：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：
M1 定时器/计数器的定时/计数范围 工作方式0：13位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的13次方，也就是8192次。 工作方式1：16位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的16次方，也就是65536次。 工作方式2和工作方式3，都是8位的定时/计数方式，因此，最多可以计到2的8次方，
也说是256次
思维导图
任务一 了解温度传感器电路的工作原理 了解温度控制的基本原理 掌握一线总线接口的使用
情境导入
温度是一个与人们生活和生产密切相关的重要 物理量。温度的测量和控制技术应用十分广泛。在 工农业生产和科学研究中，经常需要对某一系统的 温度进行测量，并能自动的控制、调节该系统的温 度。
在现实生活中温度的测量与控制应用非常广泛 ，生活中的数字温度计只是其中一种应用，我们常 见的还有空调、电冰箱的温度控制，还有工业中的 各种场合的环境监测，农业中的恒温大棚控制、恒 温孵化箱等都是温度与控制系统的典型应用。
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的通讯协议总结为一下几步：
• 初始化 • ROM操作命令 • 存储器操作命令 • 执行/数据
知识准备
初始化 通过单线总线的所有执行（处理）都从一个初始化序列开始。初始 化序列包括一个由总线控 制器发出的复位脉冲和跟有其后由从机发出的存在脉冲。 存在脉冲让总线控制器知道DS1820在总线上且已准备好操作。 存储器操作命令
2.打开Keil uVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，根据项目要 求编写项目源程序，进行编译，直到编译无误。
3.进行软件设置，生成HEX文件。 4.利用下载器将程序下载到单片机中，并上电观察程序结果是否正确
任务处理
参考程序：
/**************************************/ /* 可调数字钟程序*/
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，用户不要 去改动。R1和R0用来设置分辨率
知识准备
分辨率设置表:
R1
R0
分辨率
0
0
9位
0
1
10位
1
0
11位
1
1
12位
温度最大转换时间 93.75ms 187.5ms 375ms 750ms
知识准备
知识点1：单线数字温度传感器DS18B20简介
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。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