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DS18B20温度传感器采集温度及其数码管显示

2024-06-28 20:28| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.DS18B20简介

DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理,因而可省去传统的信号放大、A/D转换等外围电路。测量温度范围为-55~+125℃,在-10~+85℃范围内,精度为±0.5℃。

1.1 内部结构

DS18B20的内部结构如图所示,主要由4部分组成:64位ROM、温度敏感元件、非易失性温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。图中,DQ为数字信号输入/输出端;VDD为外接供电电源输入端。 在这里插入图片描述 1)ROM(Read-Only Memory) ROM中的64位序列号是出厂前就被光刻好的,可看做是DS18B20的地址序列码,其作用是使每一个DS18B20的地址都不相同。这样就可以实现在一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 2)高速暂存器 高速暂存器是一个9字节的存储器,其分配如下: 在这里插入图片描述 当温度转换命令发布后,经转换所得的温度值以2字节补码形式存放在高速暂存寄存器的第0和第1字节。单片机通过单总线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后。第3、4、5字节分别是TH、TL、配置寄存器的临时副本,每一次上电复位时被刷新;第6、7、8字节未用,表现为全逻辑1;第9字节读出的是前面所有8字节的CRC码,用来保证通信的正确性。一般情况下,用户只使用第0和第1字节。 高速暂存器中的第5字节为配置寄存器,对其进行设置可更改DS18B20的测温分辨率以获得所需精度的数值,其数据格式如下: 在这里插入图片描述 TM是测试模式位,用于设置DS18B20为工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被写入0,用户不能改变。低5位一直都是1。R1和R0用来设置分辨率,配置寄存器与分辨率关系如下表所示。出厂时R0、R1被写入默认值:R0=1,R1=1(12位分辨率),用户可以根据需要改写配置寄存器,以获得合适的分辨率。 在这里插入图片描述

1.2工作时序

DS18B20的工作协议流程是初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据交换。对ROM的操作主要是读取DS18B20的序列号,以确定其地址以使待操作的DS18B20能对后续的存储器操作指令作出响应。对存储器的操作主要是对DS18B20进行读/写及完成温度转换等。 初始化:单片机将数据线拉低480~960μs后释放,等待15~60μs,单总线器件即可输出持续60~240μs的低电平(存在脉冲),单片机收到此应答后即可对其进行操作。写时序:当主机将数据线从高拉到低时,形成写时序,有写“0”和写“1”两种。写时序开始后,DS18B20在15~60μs期间从数据线上采样,采样到低电平,则向DS18B20写“0”。采样到高电平,则向DS18B20写“1”。两个独立的时序间至少需要1μs的恢复时间(拉高总线电平)。读时序:当主机从DS18B20读取数据时,产生读时序。此时,主机将数据线从高拉到低位使读时序被初始化。如果此后15μs内,主机在总线上采样到低电平,则从DS18B20读“0”。而如果此后15μs内,主机在总线上采样到高电平,则从DS18B20读“1”。 在这里插入图片描述

1.3 功能命令

DS18B20的功能是通过向ROM和存储器写命令实现的,所有的功能命令均为8位,常用命令代码如下表所示。 在这里插入图片描述

2.温度采集及其数码管显示程序 #include #include #define MAIN_Fosc 11059200UL //宏定义主时钟HZ UL为unsigned long /*==================================== 自定义类型名 ====================================*/ typedef unsigned char INT8U; typedef unsigned char uchar; typedef unsigned int INT16U; typedef unsigned int uint; /*==================================== 硬件接口位声明 ====================================*/ sbit DS = P2^2; //DS18B20单总线 sbit DU = P2^6; //数码管段选 sbit WE = P2^7; //数码管位选 /*==================================== 共阴极数码管段选码:code是keil C51里面的关键字,一般用于定义常量数组,意思是告诉编译说把这个数组放在ROM存储。使用ROM(程序存储器)的好处是加快读取速度,不占用系统资源 [2] 。 unsigned char code table[]; 表示分配一个指向code区的指针,指针本身在默认存储区。 code unsigned char table[]; 表示分配一个指向默认存储区的指针,指针本身在code区。 ====================================*/ uchar code table[]={ //0 1 2 3 4 5 6 7 8 0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, //9 A B C D E F - . 关显示 0x6F, 0x77, 0x7C, 0x39, 0x5E, 0x79, 0x71, 0x40, 0x80, 0x00 }; /*==================================== 数码管位选码 ====================================*/ //第1位 2位 3位 4位 5位 6位 7位 8位 uchar code T_COM[] = {0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7, 0xef, 0xdf, 0xbf, 0x7f};//数码管位码 /*==================================== 函数:void Delay_Ms(INT16U ms) 参数:ms,毫秒延时形参 ====================================*/ void Delay_Ms(INT16U ms) { INT16U i; do{ i = MAIN_Fosc / 96000; //11059200/96000=115 while(--i); //96T per loop:--i是先执行i=i-1,再使用i-1的值 }while(--ms); } /*us延时函数,执行一次US--所需6.5us进入一次函数需要11.95us*/ void Delay_us(uchar us) { while(us--); } /*==================================== 函数:void Display(INT16U Value) 参数:Value,显示值 取值0-65535 描述:共阴极数码管显示函数可显示一个字节的数 ====================================*/ void Display(INT16U Value) //注意由于需要显示的数大于一个字节所有形参需为int型 { //------------------------------ DU = 0; //关闭段选 P0 = table[Value/100]; //数码管显示百位 DU = 1; //打开段选 DU = 0; //关闭段选 WE = 0; //关闭位选 P0 = T_COM[0]; //第一位数码管 WE = 1; //打开位选 WE = 0; //关闭位选 Delay_Ms(3); //------------------------------- DU = 0; P0 = table[Value%100/10]|0x80; //显示十位 DU = 1; DU = 0; WE = 0; P0 = T_COM[1]; //第二位数码管 WE = 1; WE = 0; Delay_Ms(3); //------------------------------- DU = 0; P0 = table[Value%10]; //显示个位 DU = 1; DU = 0; WE = 0; P0 = T_COM[2]; //第三位数码管 WE = 1; WE = 0; Delay_Ms(3); } /*单总线初始化时序*/ bit ds_init() { bit i; DS = 1; _nop_(); DS = 0; Delay_us(75); //拉低总线499.45us 挂接在总线上的18B20将会全部被复位,即拉低总线480-960us DS = 1; //释放总线 Delay_us(4); //延时37.95us 等待18B20发回存在信号 即等待15-60微秒 i = DS; Delay_us(20); //141.95us DS = 1; _nop_(); return (i); } /*写一个字节,从低位开始*/ void write_byte(uchar dat) { uchar i; for(i=0;i uchar i, j, dat; for(i=0;i uint i; uchar L, M; while(1) { ds_init();//初始化DS18B20 write_byte(0xcc);//发送跳跃ROM指令(跳过读序列号) write_byte(0x44);//发送温度转换指令 ds_init();//初始化DS18B20 write_byte(0xcc);//发送跳跃ROM指令(跳过读序列号) write_byte(0xbe);//读取DS18B20暂存器值 L = read_byte(); M = read_byte(); i = M; i


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