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課程名稱：機(jī)器人原理和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)類型： 設(shè)計(jì)型 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：DS18B20溫度傳感器實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)日期：年 月日 成績(jī)：
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?/strong> - 復(fù)習(xí)掌握Keil軟件的使用。
- 掌握DS18B20的工作原理。
- 能編寫DS18B20的控制程序和編程方法。
二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境及要求 1．普中實(shí)驗(yàn)開發(fā)版一塊, 杜邦線若干，端子線一個(gè)，溫度傳感器DS18B20一個(gè) 2．PC機(jī)一臺(tái) 3．軟件環(huán)境：OS:WIN7、Keil uVision4、普中科技自動(dòng)下載軟件 三、實(shí)驗(yàn)原理 （一 ）應(yīng)用背景概述 測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器。隨著技術(shù)飛速發(fā)展，傳感器已進(jìn)入第三代數(shù)字傳感器。本測(cè)溫系統(tǒng)采用的DS18B20就是屬于這種傳感器。DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化輸出和測(cè)試，并且有控制功能強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、接口方便、微功耗等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事等領(lǐng)域的控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)中。 （二） DS18B20的原理及特性介紹 1.DS18B20的幾個(gè)特點(diǎn)： a. DS18B20因?yàn)椴捎昧藛慰偩�技術(shù)，可通過(guò)串行口線，也可通過(guò)其他I/O口線與微機(jī)直接接 傳感器直接輸出被測(cè)溫度值（二進(jìn)制數(shù)）。 b.其測(cè)量溫度范圍為：-55℃————+125℃, c.測(cè)量分辨率為：0.0625℃,是其他傳感器無(wú)法相比的。 
圖1 DS18B20外部形狀及管腳 d.內(nèi)含64位只讀存儲(chǔ)器ROM,（內(nèi)存出廠序列號(hào)，是對(duì)應(yīng)每一個(gè)器件的唯一號(hào)），還又RAM 存有溫度當(dāng)前轉(zhuǎn)換值及符號(hào)。 e.用戶可分別設(shè)定每個(gè)器件的溫度上、下限。 f.內(nèi)含寄生電源。 2. DS18b20的結(jié)構(gòu)： a. 64位光刻ROM ，可以看作是DS18B20的地址序列號(hào)，如表一所示。 
表1
b.高速暫存器RAM共占0、1兩個(gè)單元： 
表2 兩個(gè)8位的RAM中，存放二進(jìn)制的數(shù)，高五位是符號(hào)位，如果溫度大于0℃,這五位數(shù)為0，將測(cè)到的數(shù)值乘以0.0625，即得到實(shí)際的溫度值;如果溫度小于0℃,高五位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1，再乘以0.0625 ，才得到實(shí)際的溫度值。 c. 九個(gè)寄存器的名稱及作用： 
表3 （三） DS18B20 的控制方法 DS18B20的操作是通過(guò)執(zhí)行操作命令實(shí)現(xiàn)的， 其控制程序是按照DS18B20的通訊協(xié)議編制的。單片機(jī)與DS18B20交換數(shù)據(jù)，CPU按照單總線協(xié)議在總線上產(chǎn)生復(fù)位時(shí)序和讀寫時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中包含復(fù)位脈沖、響應(yīng)脈沖、讀、寫時(shí)序，只有響應(yīng)脈沖是DS18B20發(fā)出的，其他都有單片機(jī)發(fā)出。時(shí)序的具體要求如下： （1） 復(fù)位脈沖：?jiǎn)纹瑱C(jī)發(fā)出一個(gè)寬為480—960μs的負(fù)脈沖之后再發(fā)出5—60μs的正脈沖，此時(shí)DS18B20會(huì)發(fā)出一個(gè)60—240μs的響應(yīng)脈沖，復(fù)位時(shí)序結(jié)束。也就是呼應(yīng)階段。 （2） 寫時(shí)間片：寫一位二進(jìn)制的信息，周期至少為61μS,其中含1μS的恢復(fù)時(shí)間，單片機(jī)啟動(dòng)寫程序后15—60μs期間DS18B20自動(dòng)采樣數(shù)據(jù)線，低電平為“0”，高電平為“1”。單片機(jī)寫“0”時(shí)，要持續(xù)低電平60—120μs,寫“1”時(shí)，要在啟動(dòng)后15μs之內(nèi)使數(shù)據(jù)線變?yōu)楦唠娖健?/div> （3） 讀時(shí)間片：讀一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，周期及恢復(fù)時(shí)間要求與寫時(shí)間片相同。單片機(jī)啟動(dòng)讀時(shí)序之后，至少保持1μs低電平，然后在接近啟動(dòng)后15μs之前讀入數(shù)據(jù)。低電平為“0”，高電平為“1”。 
圖2 初始化時(shí)序
圖3 讀/寫時(shí)序 （4） ROM 操作命令的執(zhí)行： 在 ROM 操作命令中，有兩條命令專門用于獲取傳感器序列號(hào):讀ROM命令（33H）和搜索ROM命令（FOH）。讀ROM命令只在總線上只有一個(gè)傳感器的情況下使用。具體 的 搜 索過(guò)程為:（1）單片機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖進(jìn)行初始化，連接在P3。5口上的傳感器則發(fā)出存在脈沖做出響應(yīng)。（2）單片機(jī)在單總線上發(fā)出搜索ROM命令。（3）單片機(jī)從單總線上讀一位數(shù)據(jù)。ds18b20的工作時(shí)序分別有初始化時(shí)序、寫時(shí)序、讀時(shí)序、轉(zhuǎn)換時(shí)序等，根據(jù)傳感器的這些時(shí)序要求編寫出子程序、主程序 
表4 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 1.DS18B20模塊電路原理圖 
2.連線： JP10端口連接JP12端口，也就是STC89C51的P0端口連接74HC245, STC89C51的P2.2,P2.3,P2.4端口連接U12的A,B,C端口。溫度傳感器DS18B20出廠時(shí)就安裝好了。 
3.簡(jiǎn)述DS18B20溫度轉(zhuǎn)換規(guī)則。 答：
該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括main.c, temp.c, temp.h三個(gè)文件。 以下為main.c文件內(nèi)容： #include "reg52.h"
#include"temp.h"
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
char num=0;
uchar DisplayData[8];
uchar code smgduan[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
void datapros(int temp) //此函數(shù)功能是
{
float tp;
if(temp< 0) //添加注釋：
{
DisplayData[0] = 0x40;
temp=temp-1;
temp=~temp; //添加注釋：
tp=temp;
temp=tp*0.0625*100+0.5; //添加注釋：
}
else //添加注釋：
{
DisplayData[0] = 0x00;
tp=temp;
temp=tp*0.0625*100+0.5;
}
DisplayData[1] = smgduan[temp / 10000];
DisplayData[2] = smgduan[temp % 10000 / 1000];
DisplayData[3] = smgduan[temp % 1000 / 100] | 0x80;
DisplayData[4] = smgduan[temp % 100 / 10];
DisplayData[5] = smgduan[temp % 10];
}
void DigDisplay() //此函數(shù)功能是
{
uchar i;
for(i=0;i<6;i++)
{
switch(i) //位選，選擇點(diǎn)亮的數(shù)碼管，
{
case(0):
LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//顯示第 位
case(1):
LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//顯示第 位
case(2):
LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//顯示第 位
case(3):
LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//顯示第 位
case(4):
LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//顯示第 位
case(5):
LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//顯示第 位
}
P0=DisplayData;
delayms(1);
P0=0x00; //添加注釋：
}
}
void main()
{
while(1)
{
datapros(Ds18b20ReadTemp()); //添加注釋：
DigDisplay(); //添加注釋：
}
}
以下為temp.c文件內(nèi)容
#include"temp.h"
void delayms(uint xms)
{
uint i,j;
for(i=xms;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
uchar Ds18b20Init()
{
uchar i;
DSPORT = 0; //將總線拉低480us~960us
i = 70;
while(i--); //延時(shí)642us
DSPORT = 1;//然后拉高總線，如果DS18B20做出反應(yīng)會(huì)將在15us~60us后總線拉低
i = 0;
while(DSPORT) //等待DS18B20拉低總線
{
delayms(1);
i++;
if(i>5)//等待>5MS
{
return 0;//初始化失敗
}
}
return 1;//初始化成功
}
void Ds18b20WriteByte(uchar dat)
{
uint i, j;
for(j=0; j<8; j++)
{
DSPORT = 0; //每寫入一位數(shù)據(jù)之前先把總線拉低1us
i++;
DSPORT = dat & 0x01; //然后寫入一個(gè)數(shù)據(jù)，從最低位開始
i=6;
while(i--); //延時(shí)68us，持續(xù)時(shí)間最少60us
DSPORT = 1; //然后釋放總線，至少1us給總線恢復(fù)時(shí)間才能接著寫入第二個(gè)數(shù)值
dat >>= 1;
}
}
uchar Ds18b20ReadByte()
{
uchar byte, bi;
uint i, j;
for(j=8; j>0; j--)
{
DSPORT = 0;//先將總線拉低1us
i++;
DSPORT = 1;//然后釋放總線
i++;
i++;//延時(shí)6us等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定
bi = DSPORT; //讀取數(shù)據(jù)，從最低位開始讀取
/*將byte左移一位，然后與上右移7位后的bi，注意移動(dòng)之后移掉那位補(bǔ)0。*/
byte = (byte >> 1) | (bi << 7);
i = 4; //讀取完之后等待48us再接著讀取下一個(gè)數(shù)
while(i--);
}
return byte;
}
void Ds18b20ChangTemp()
{
Ds18b20Init();
delayms(1);
Ds18b20WriteByte(0xcc); //添加注釋：
Ds18b20WriteByte(0x44); //添加注釋：
}
void Ds18b20ReadTempCom()
{
Ds18b20Init();
delayms(1);
Ds18b20WriteByte(0xcc);
Ds18b20WriteByte(0xbe); //添加注釋：
}
int Ds18b20ReadTemp()
{
int temp = 0;
uchar tmh, tml;
Ds18b20ChangTemp(); //添加注釋：
Ds18b20ReadTempCom(); //添加注釋：
tml = Ds18b20ReadByte(); //添加注釋：
tmh = Ds18b20ReadByte(); //添加注釋：
temp = tmh;
temp <<= 8;
temp |= tml;
return temp;
}
以下為temp.h文件內(nèi)容：
#ifndef __TEMP_H_
#define __TEMP_H_
#include<reg52.h>
#ifndef uchar
#define uchar unsigned char
#endif
#ifndef uint
#define uint unsigned int
#endif
//--定義使用的IO口--//
sbit DSPORT=P3^7;
//--聲明全局函數(shù)--//
void delayms(uint );
uchar Ds18b20Init();
void Ds18b20WriteByte(uchar com);
uchar Ds18b20ReadByte();
void Ds18b20ChangTemp();
void Ds18b20ReadTempCom();
int Ds18b20ReadTemp();
#endif
5. 要求添加上面代碼的注釋。
6. 調(diào)試程序、并下載到普中實(shí)驗(yàn)板，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)效果要求演示給指導(dǎo)教師。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：
7. 回答DS18B20的單總線編程需要注意事項(xiàng)。
答：
四、提高實(shí)驗(yàn)
1. 請(qǐng)指出溫度顯示的最小刻度是多少？
2. 請(qǐng)畫出該實(shí)驗(yàn)的datapros（）函數(shù)的軟件流程圖？
3. 修改程序，實(shí)現(xiàn)溫度顯示能顯示出小數(shù)后3位，整數(shù)保留3位。
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機(jī)器人原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告二20181029.doc
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2018-11-19 22:51 上傳
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