毕业论文：DS18B20温度传感器40.doc

实验十 DS18B20温度传感器 喻海中 实验目的 1、掌握用单片机控制以“一线总线”数字方式传输数据的器件的编程方法； 2、理解温度传感器DS18B20温度编码方法； 3、了解温度传感器DS18B20的工作原理。 实验仪器 1、微型计算机 2、AT89S52单片机系统 3、HNIST-I单片机系统实验箱 4、USB接口数据线及跳线 实验原理 本实验采用AT89S52单片机P3 ^5口控制温度传感器DS18B20的温度测量，以四位数码感形式输出测量温度，原理图如下图一： 图一 DS18B20特性介绍 DS18B20是DALLAS公司的必威体育精装版单线数字温度传感器, 它的体积更小、适用电压更宽、更经济。DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点, 使用户可轻松地组建传感器网络, 为测量系统的构建引入全新概念。他的测量温度范围为-55～+125℃, 在-10～+85℃范围内, 精度为±0、5℃。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3～5、5V 的电压范围, 使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜, 体积更小。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率, 精度为±0、5℃。可以选择更小的封装方式,更宽的电压适用范围分辨率设定及用户设定的报警温度存储在E2PROM 中, 掉电后依然保存。DS18B20 的性能是新一代产品中最好的, 性能价格比也非常出色, 继“一线总线”的早期产品后,DS18B20开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS18B22使电压、特性及封装有更多的选择,让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。 1、1 DS18B20的内部结构 DS18B20内部结构主要由4 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的管脚排列如图二所示： 图二 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。 表1 12 位转化后得到的12 位数据 表1 是12 位转化后得到的12 位数据, 存储在18B20的2 个8 bit 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℃, 则这5 位为0,只要将测到的数值乘于01062 5 即可得到实际温度; 如果温度小于0℃,则这5 位为1,测到的数值需要取反加1 再乘于01062 5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。 表2 　温度与数字输出的对应关系 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E2 RAM , 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2 个字节是测得的温度信息, 第1 个字节的内容是温度的低8 位, 第2 个字节是温度的高8 位。第3 个和第4 个字节是TH , TL 的易失性拷贝, 第5 个字节是结构寄存器的易失性拷贝, 这3 个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第6 , 7 , 8个字节用于内部计算。第9 个字节是冗余检验字节。根据DS18B20 的通讯协议, 主机控制DS18B20 完成温度转换必须经过3 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 μs , 然后释放,DS18B20 收到信号后等待16 ～60 μs 左右, 后发出60 ～240μs低脉冲, 主CPU 收到此信号表示复位成功。 1、3 　DS18B20 使用中的注意事项 DS18B20 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点, 但在实际应用中也应注意以下几方面的问题: (1) DS18B20 从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间, 这是必须保证的, 不然会出现转换错误的现象, 使温度输出总是显示85 。 (2) 在实际使用中发现, 应使电源电压保持在5 V 左右。若电源电压过低, 会使所测得的温度与实际温度出现偏