DS18B20温度测量与控制实验报告

课程实训报告《单片机技术开发》专业：机电一体化技术班级：104201学号：10420134姓名：杨泽润浙江交通职业技术学院机电学院2012年5月29日目录一、DS18B20温度测量与控制实验目的……………………二、DS18B20温度测量与控制实验说明……………………三、DS18B20温度测量与控制实验框图与步骤……………………四、DS18B20温度测量与控制实验清单……………………五、DS18B20温度测量与控制实验原理图…………………六、DS18B20温度测量与控制实验实训小结………………一、实验目的1.了解单总线器件的编程方法。2.了解温度测量的原理，掌握DS18B20的使用。二、实验说明本实验系统采用的温度传感器DS18B20是美国DALLAS公司推出的增强型单总线数字温度传感器。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=X8+X5+X4+1）。光刻OMR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。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。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：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: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。三、实验框图与步骤实验步骤：1）系统各跳线器处在初始设置状态（参见附录三），用导线连接MCU模块的P1.0和A/DD/A模块的DQ输出端。将MCU模块的JT11跳线器的CONTROL短路帽置位左边。2）打开‘18B20测温’文件夹下DS18B20.wsp项目文件，打开项目中的文件，阅读、分析、理解程序。用适配器连接PC机和系统MCU，编译、生成项目、下载程序，全速运行程序。观察数码管显示温度值。3）将MCU模块的JT11跳线器的CONTRL短路帽置位左边，手动按下A/DD/A模块的控制按键，接通加热电路，观察温度上升的过程；当温度达到设定的范围，观察温度控制的过程。四、实验清单TEMPER_LEQU20H;用于保存读出温度的低8位TEMPER_HEQU21H;用于保存读出温度的高8位FLAG1EQU22H;是否检测到DS18B20标志位DATA_INDATA025HDATA_OUTDATA026HTIMERDATA030HBIT_COUNTDATA031HDBUFDATA032HCLKBITP1.6DATBITP1.7ORG0000HLJMPSTARTORG0100HSTART:SETBP1.4MAIN:LCALLGET_TEMPER;调用读温度子程序MOVA,29HMOVC,40H;将28H中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCAMOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOV29H,ALCALLTOBCDLCALLDISPLAY;调用数码管显示子程序LCALLDELAYAJMPMAININIT_1820:;这是DS18B20复位初始化子程序SETBP1.0NOPCLRP1.0MOVR1,#3;主机发出延时537微秒的复位低脉冲TSR1:MOVR0,#107DJNZR0,$DJNZR1,TSR1SETBP1.0;然后拉高数据线NOPNOPNOPMOVR0,#25HTSR2:JNBP1.0,TSR3;等待DS18B20回应DJNZR0,TSR2LJMPTSR4;延时TSR3:SETBFLAG1;置标志位,表示DS1820存在LJMPTSR5TSR4:CLRFLAG1;清标志位,表示DS1820不存在LJMPTSR7TSR5:MOVR0,#117TSR6:DJNZR0,TSR6;时序要求延时一段时间TSR7:SETBP1.0RETGET_TEMPER:;读出转换后的温度值SETBP1.0LCALLINIT_1820;先复位DS18B20JBFLAG1,TSS2RET;判断DS1820是否存在?若DS18B20不存在则返回TSS2:MOVA,#0CCH;跳过ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H;发出温度转换命令LCALLWRITE_1820LCALLDELAY1;这里通过调用显示子程序实现延时一段时间,等待AD转换结束,12位的话750微秒LCALLINIT_1820;准备读温度前先复位MOVA,#0CCH;跳过ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH;发出读温度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200;将读出的温度数据保存到35H/36HRETWRITE_1820:;写DS18B20的子程序(有具体的时序要求)MOVR2,#8;一共8位数据CLRCWR1:CLRP1.0MOVR3,#6DJNZR3,$RRCAMOVP1.0,CMOVR3,#23DJNZR3,$SETBP1.0NOPDJNZR2,WR1SETBP1.0RETREAD_18200:;读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的温度数据MOVR4,#2;将温度高位和低位从DS18B20中读出MOVR1,#29H;低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H)RE00:MOVR2,#8;数据一共有8位RE01:CLRCSETBP1.0NOPNOPCLRP1.0NOPNOPNOPSETBP1.0MOVR3,#9RE10:DJNZR3,RE10MOVC,P1.0MOVR3,#23RE20:DJNZR3,RE20RRCADJNZR2,RE01MOV@R1,ADECR1DJNZR4,RE00RETTOBCD:MOVA,29H;将29H中的十六进制数转换成10进制MOVB,#10DIVABMOVDBUF+1,AMOVA,BMOVDBUF,AMOVA,DBUF+1CJNEA,#5,$+3JNCWWSETBP1.4RETWW:CLRP1.4DISPLAY:ANLP2,#00H;CS7279有效MOVDATA_OUT,#10100100B;A4H,复位命令CALLSENDMOVDATA_OUT,#10000000B;在第一个数码管上显示CALLSENDMOVDATA_OUT,DBUFCALLSENDMOVDATA_OUT,#10000001B;译码方式0,2位显示在第一个数码管上显示CALLSENDMOVDATA_OUT,DBUF+1CALLSENDRETSEND:MOVBIT_COUNT,#8;发送字符子程序ANLP2,#00HCALLLONG_DELAYSEND_LOOP:MOVC,DATA_OUT.7MOVDAT,CSETBCLKMOVA,DATA_OUTRLAMOVDATA_OUT,ACALLSHORT_DELAYCLRCLKCALLSHORT_DELAYDJNZBIT_COUNT,SEND_LOOPCLRDATRETLONG_DELAY:MOVTIMER,#80;延时约200USDELAY_LOOP:DJNZTIMER,DELAY_LOOPRETSHORT_DELAY:MOVTIMER,#6;延时约20USSHORT_LP:DJNZTIMER,SHORT_LPRETDELAY:LCALLDELAY1LCALLDELAY1LCALLDELAY1LCALLDELAY1LCALLDELAY1RETDELAY1:MOVR1,#0DLOOP:DJNZR1,DLOOPDJNZR0,DELAY1RETEND五、实验原理图六、实训小结学习了单总结器件的编程方法，了解了温度测量的原理，从而掌握了DS18B20的使用。