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標題: DS18B20溫度傳感器實驗 [打印本頁]
作者: Yukari丶    時間: 2018-11-19 22:51
標題: DS18B20溫度傳感器實驗

課程名稱：機器人原理和應用實驗類型：    設計型

實驗項目名稱：DS18B20溫度傳感器實驗

實驗地點： 實驗日期：年 月日

成績：


一、實驗目的及要求

二、實驗環境及要求

1．普中實驗開發版一塊, 杜邦線若干，端子線一個，溫度傳感器DS18B20一個

2．PC機一臺

3．軟件環境：OS:WIN7、Keil uVision4、普中科技自動下載軟件

三、實驗原理

   （一 ）應用背景概述
　　測量溫度的關鍵是溫度傳感器。隨著技術飛速發展，傳感器已進入第三代數字傳感器。本測溫系統采用的DS18B20就是屬于這種傳感器。DS18B20是美國DALLAS半導體公司生產的單總線數字溫度傳感器，它可以實現數字化輸出和測試，并且有控制功能強、傳輸距離遠、抗干擾能力強、接口方便、微功耗等優點，因而被廣泛應用在工業、農業、軍事等領域的控制儀器、測控系統中。
（二） DS18B20的原理及特性介紹
　　1.DS18B20的幾個特點：
　　a. DS18B20因為采用了單總線技術，可通過串行口線，也可通過其他I/O口線與微機直接接 傳感器直接輸出被測溫度值（二進制數）。
　　b.其測量溫度范圍為：-55℃————+125℃,
　　c.測量分辨率為：0.0625℃,是其他傳感器無法相比的。

圖1 DS18B20外部形狀及管腳
　　d.內含64位只讀存儲器ROM,（內存出廠序列號，是對應每一個器件的唯一號），還又RAM 存有溫度當前轉換值及符號。
　　e.用戶可分別設定每個器件的溫度上、下限。
　　f.內含寄生電源。
　　2. DS18b20的結構：
　　a. 64位光刻ROM ，可以看作是DS18B20的地址序列號，如表一所示。

表1


　b.高速暫存器RAM共占0、1兩個單元：

表2
　　兩個8位的RAM中，存放二進制的數，高五位是符號位，如果溫度大于0℃,這五位數為0，將測到的數值乘以0.0625，即得到實際的溫度值;如果溫度小于0℃,高五位為1，測到的數值需要取反加1，再乘以0.0625 ，才得到實際的溫度值。
　　c. 九個寄存器的名稱及作用：

表3
（三） DS18B20 的控制方法
　　      DS18B20的操作是通過執行操作命令實現的， 其控制程序是按照DS18B20的通訊協議編制的。單片機與DS18B20交換數據，CPU按照單總線協議在總線上產生復位時序和讀寫時序來實現的。其中包含復位脈沖、響應脈沖、讀、寫時序，只有響應脈沖是DS18B20發出的，其他都有單片機發出。時序的具體要求如下：
　　（1） 復位脈沖：單片機發出一個寬為480—960μs的負脈沖之后再發出5—60μs的正脈沖，此時DS18B20會發出一個60—240μs的響應脈沖，復位時序結束。也就是呼應階段。
　　（2） 寫時間片：寫一位二進制的信息，周期至少為61μS,其中含1μS的恢復時間，單片機啟動寫程序后15—60μs期間DS18B20自動采樣數據線，低電平為“0”，高電平為“1”。單片機寫“0”時，要持續低電平60—120μs,寫“1”時，要在啟動后15μs之內使數據線變為高電平。
　　（3） 讀時間片：讀一位二進制數據，周期及恢復時間要求與寫時間片相同。單片機啟動讀時序之后，至少保持1μs低電平，然后在接近啟動后15μs之前讀入數據。低電平為“0”，高電平為“1”。

圖2 初始化時序

圖3 讀/寫時序
　　（4） ROM 操作命令的執行：
　　在 ROM 操作命令中，有兩條命令專門用于獲取傳感器序列號: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傳感器的情況下使用。具體 的 搜 索過程為:（1）單片機發出復位脈沖進行初始化，連接在P3。5口上的傳感器則發出存在脈沖做出響應。（2）單片機在單總線上發出搜索ROM命令。（3）單片機從單總線上讀一位數據。ds18b20的工作時序分別有初始化時序、寫時序、讀時序、轉換時序等，根據傳感器的這些時序要求編寫出子程序、主程序

表4

四、實驗內容及步驟

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出廠時就安裝好了。

3.簡述DS18B20溫度轉換規則。

答：






該實驗項目包括main.c,  temp.c,  temp.h三個文件。

以下為main.c文件內容：

#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()    //此函數功能是                          
{
              uchar i;
              for(i=0;i<6;i++)
              {
                            switch(i)              //位選，選擇點亮的數碼管，
                            {
                                          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642us
              DSPORT = 1;//然后拉高總線，如果DS18B20做出反應會將在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;                                   //每寫入一位數據之前先把總線拉低1us
                            i++;
                            DSPORT = dat & 0x01;  //然后寫入一個數據，從最低位開始
                            i=6;
                            while(i--); //延時68us，持續時間最少60us
                            DSPORT = 1;              //然后釋放總線，至少1us給總線恢復時間才能接著寫入第二個數值
                            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6us等待數據穩定
                            bi = DSPORT;              //讀取數據，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，注意移動之后移掉那位補0。*/
                            byte = (byte >> 1) | (bi << 7);                                                                                    
                            i = 4;                            //讀取完之后等待48us再接著讀取下一個數
                            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--//
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. 調試程序、并下載到普中實驗板，觀察實驗現象。實驗效果要求演示給指導教師。
實驗現象是：                                                                                                      
                                                               
7. 回答DS18B20的單總線編程需要注意事項。
答：


四、提高實驗
1.   請指出溫度顯示的最小刻度是多少？

2.   請畫出該實驗的datapros（）函數的軟件流程圖？

3.   修改程序，實現溫度顯示能顯示出小數后3位，整數保留3位。



完整的Word格式文檔51黑下載地址：

機器人原理實驗報告二20181029.doc (1.18 MB, 下載次數: 26)







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