溫度的測量和溫度的控制

1、溫度的測量和溫度的控制1.DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V 5.5V 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。DS18B20測量溫度范圍為 -55°C+125°C，在-10+85°C范圍內(nèi), 精度為±0.5°C。DS18B20可以程序設(shè)定912

2、位的分辨率，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM 中，掉電后依然保存。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH 和TL 、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下:DQ 為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND 為電源地；VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。光刻ROM 中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM 的排列是：開始8位（28H ）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8

3、+X5+X4+1）。光刻ROM 的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625/LSB形式表達(dá)，其中S 為符號位。 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM 中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。例如+125的數(shù)字輸出為07D0H ，

4、+25.0625的數(shù)字輸出為0191H ，-25.0625的數(shù)字輸出為FF6FH ，- DS18B20溫度傳感器的存儲器DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM 和一個非易失性的可電擦除的E2RAM, 后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH 、TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是TH 、TL 的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。低五位一直都是1 ，TM

5、 是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動。R1和 R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位）根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM 指令，最后發(fā)送RAM 指令，這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU 將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU 收到此信號表示復(fù)位成功。本實驗在讀取溫度的

6、基礎(chǔ)上，完成類似空調(diào)恒溫控制的實驗。用加熱電阻代替加熱電機(jī), 制冷采用自然冷卻。溫度值通過LED 靜態(tài)顯示電路以十進(jìn)制形式顯示出來，同時顯示電路還將顯示設(shè)定的恒溫值，通過鍵盤可以改變設(shè)定值。按一次升高鍵, 恒溫值加1，按一次降低鍵, 恒溫值減小1。恒溫值在250范圍內(nèi)可調(diào)。當(dāng)實際溫度低于設(shè)定的恒定溫度2時，單片機(jī)發(fā)出指令信號，繼電器吸合，紅色LED 點亮，加熱電阻開始加熱。當(dāng)溫度超過設(shè)定的恒溫值2時，單片機(jī)發(fā)出指令信號，繼電器斷開，紅色LED 熄滅，加熱電阻停止加熱，制冷采用自然冷卻。 2、步驟1. 用串行數(shù)據(jù)通信線連接計算機(jī)與仿真器，把仿真器插到模塊的鎖緊插座中，請注意仿真器的方向：缺口朝上

7、。2. 打開Keil uVision2仿真軟件，首先建立本實驗的項目文件，接著添加“DS18B20.ASM ”源程序，編譯無誤后，全速運(yùn)行程序。3. 程序正常運(yùn)行后，按下自鎖開關(guān)控制。5LED 數(shù)顯為“ XX20”，“XX ”為十進(jìn)制溫度測量值，當(dāng)氣溫低于0，或者模擬信號輸入端的電位器沒有逆時針旋到底時，溫度值前面出現(xiàn)“-” 號。 “20”為十進(jìn)制溫度設(shè)定值，按設(shè)定鍵升高、降低可以改變設(shè)定值。當(dāng)測量值小于設(shè)定值2個字時，加熱啟動，當(dāng)實際值超過設(shè)定值2個字時，加熱停止。4. 可把源程序編譯成可執(zhí)行文件，燒錄到89C51芯片中。 3、源程序LEDBUF EQU 60H ；顯示緩存1 TEMP EQ

8、U 65H ；顯示緩存2UP EQU 1 ；1鍵定義為增加鍵 DOWN EQU 2 ；2鍵定義為減小鍵 LOWLIMIT EQU 2 ；設(shè)定值最低為2 HIGHLIMIT EQU 50 ；設(shè)定值最高為50FLAG1 EQU 38H ；是否檢測到DS18B20標(biāo)志位 SETTEMP EQU 50H ；溫度設(shè)定值緩存 CURTEMP EQU 29H ；溫度實際值緩存 DIN BIT P3.0 ；串行顯示數(shù)據(jù)口 CLK BIT P3.1 ；串行顯示時鐘口 ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: MOV SETTEMP, #20 ；設(shè)定值初值20MLOOP: LCAL

9、L TESTKEY ；測試鍵盤是否有鍵按下CJNE A,#03H,KEYPRESSED ；有鍵按下，處理按鍵 MLOOP1: ACALL DISPLAYRESULT ；無鍵按下，調(diào)顯示ACALL DISPLAYLEDACALL GET_TEMPER ；調(diào)用讀溫度子程序 MOV A, CURTEMPJB ACC.7, LE0 ；為負(fù)值 CLR CMOV B, SETTEMP ；為正值時與設(shè)定值比較 DEC B DEC B SUBB A, BJNC GN2 ；小于（設(shè)定值-2），加熱 LE0: SETB P3.2 SJMP GN4GN2: MOV A, CURTEMP SETB CMOV B, S

10、ETTEMP INC B INC B SUBB A, BJC GN4 ；大于（設(shè)定值+2），停止加熱 CLR P3.2 SJMP GN4 GN4: ACALL DELAY1LJMP MLOOP ；大循環(huán) KEYPRESSED: ；處理按鍵LCALL GETKEY ；讀取鍵值 MOV B, A XRL A, #DOWNJNZ KEY0MOV A, SETTEMP XRL A, #LOWLIMIT JZ KEY1DEC SETTEMP SJMP KEY1 KEY0: MOV A, B XRL A, #UP JNZ KEY1MOV A, SETTEMP XRL A, #HIGHLIMIT JZ KE

11、Y1 INC SETTEMP KEY1: LJMP MLOOP1INIT_1820: ；這是DS18B20復(fù)位初始化子程序SETB P2.0 NOPCLR P2.0 ；主機(jī)發(fā)出延時537微秒的復(fù)位低脈沖 MOV R1,#3 TSR1: MOV R0,#107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1SETB P2.0 ；然后拉高數(shù)據(jù)線 NOP NOP NOPMOV R0,#25HTSR2: JNB P2.0,TSR3 ；等待DS18B20回應(yīng) DJNZ R0,TSR2LJMP TSR4 ；延時TSR3: SETB FLAG1 ；置標(biāo)志位, 表示DS1820存在 LJMP TSR5TSR4:

12、 CLR FLAG1 ；清標(biāo)志位, 表示DS1820不存在 LJMP TSR7 TSR5: MOV R0,#117TSR6: DJNZ R0,TSR6 ；時序要求延時一段時間 TSR7: SETB P2.0 RETGET_TEMPER: ；讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值SETB P2.0LCALL INIT_1820 ；先復(fù)位DS18B20 JB FLAG1,TSS2RET ；判斷DS1820是否存在? 若DS18B20不存在則返回 TSS2: MOV A,#0CCH ；跳過ROM 匹配 LCALL WRITE_1820MOV A,#44H ；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820；這里通過調(diào)

13、用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時一段時間, 等待AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束LCALL DELAY1LCALL INIT_1820 ；準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位 MOV A,#0CCH ；跳過ROM 匹配 LCALL WRITE_1820MOV A,#0BEH ；發(fā)出讀溫度命令 LCALL WRITE_1820LCALL READ_18200 ；將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36H MOV A,CURTEMPMOV C,40H ；將28H 中的最低位移入C RRC A MOV C,41H RRC A MOV C,42H RRC A MOV C,43H RRC AMOV CURTEMP,A RETWRITE_1820: MOV

14、R2,#8 CLR C WR1: CLR P2.0 MOV R3,#6 DJNZ R3,$ RRC AMOV P2.0,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB P2.0 NOPDJNZ R2,WR1 SETB P2.0 RETREAD_18200: MOV R4,#2 MOV R1,#CURTEMP RE00: MOV R2,#8 RE01: CLR C SETB P2.0 NOP NOPCLR P2.0 NOP NOP NOPSETB P2.0 MOV R3,#9 RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C,P2.0 MOV R3,#23；寫DS18B20的子程序(有具

15、體的時序要求；一共8位數(shù)據(jù) ；讀DS18B20的程序, 從DS18B20中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)；將溫度高位和低位從DS18B20中讀出 ；低位存入29H, 高位存入28H ；數(shù)據(jù)一共有8位RE20: DJNZ RRC DJNZ MOV DEC DJNZ RET R3,RE20 A R2,RE01 R1,A R1 R4,RE00 ；數(shù)碼管顯示 R0,#LEDBUF R1,#TEMP R2,#5 DPTR,#LEDMAP A,R0 A,A+DPTR R1,A R0 R1 R2,DP10 R0,#TEMP R1,#5 R2,#8 A,R0 A DIN,C CLK CLK R2,DP13 R0 R1

16、,DP12 3FH,6,5BH,4FH,66H,6DH ；0，1，2，3，4，5 7DH,7,7FH,6FH,77H,7CH ；6，7，8，9，A，B 58H,5EH,7BH,71H,0,40H ；C，D，E，F(xiàn)， , 63H,39H ； ；十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 A, CURTEMP ACC.7, GE0 LEDBUF, #11H ；'-' A A GOON LEDBUF, #10H ；' ' B, #10 AB LEDBUF+1, A A, B LEDBUF+2, A A, SETTEMP B, #10 第 6 頁 共 8 頁 DISPLAYLED: MOV

17、MOV MOV DP10: MOV MOV MOVC MOV INC INC DJNZ MOV MOV DP12: MOV MOV DP13: RLC MOV CLR SETB DJNZ INC DJNZ RET LEDMAP: DB DB DB DB DISPLAYRESULT: MOV JNB MOV DEC CPL LJMP GE0: MOV GOON: MOV DIV MOV MOV MOV MOV MOV DIV AB MOV LEDBUF+3,A MOV A, B MOV LEDBUF+4,A RET TESTKEY: ；測試鍵盤是否有鍵按下 MOV P1, #03H MOV A,

18、 P1 ；讀入鍵狀態(tài) RET KEYTABLE: ；鍵碼定義 DB 02H,01H,0F7H DB 0EFH,0DFH,0BFH,07FH GETKEY: MOV R6,#10 LCALL DELAY MOV A,P1 ANL A,#03H ；高六位不用 CJNE A,#03H,K01 ；確有鍵按下 LJMP MLOOP K01: MOV R3,#2 ；2 個鍵 MOV R2,#0 ；鍵碼 MOV B,A ；暫存鍵值 MOV DPTR,#KEYTABLE K02: MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR ；從鍵值表中取鍵值 CJNE A,B,K04 ；鍵值比較 MOV A,R2 ；得鍵碼 INC A RET K04: INC R2 ；不相等，到繼續(xù)訪問鍵值表 DJNZ R3,K02 MOV A,#0FFH ；鍵值不在鍵值中，即多鍵同時按下 LJMP MLOOP DELAY: ；延時子程序 MOV R7,#0 DELAYLOOP: DJNZ R7,DELAYLOOP DJNZ R6,DELAYLOOP RET DELAY1: ；延時子程序 MOV R4,#0FFH AA1: MOV R5,#0FFH AA: NOP NOP DJNZ R5,AA DJNZ R4,AA1 RET END 4