ds18b20匯編設(shè)計報告(附電路圖和程序)

1、基于AT89C51單片機和 DS18B20的數(shù)字溫度計1課題說明隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)，能夠獨立工作的溫度檢測和 顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低， 但需后續(xù)信號處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。 這里設(shè)計的數(shù)字溫度計具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特 點。本設(shè)計選用AT89C5世單片機作為主控制器件，DS18B2蚱為測溫傳感器，通過LCD160戲 現(xiàn)溫度顯示。通過DS18B2直接讀取被測溫度值，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學性能穩(wěn)定， 線性度較好，在0c10

2、0c最大線性偏差小于C。該器件可直接向單片機傳輸數(shù)字信號，便 于單片機處理及控制。另外，該溫度計還能直接采用測溫器件測量溫度，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸 與處理過程。2實現(xiàn)方法采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸， 由數(shù)字溫度計DS18B2和AT89c5曲片機構(gòu)成的溫度測量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號，也 可直接與計算機連接。采用AT89C5隼片機控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種 各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。該系統(tǒng)利用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B2城行實時溫度檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度，并

3、可以 根據(jù)需要設(shè)定上下限溫度。該系統(tǒng)擴展性非常強。該測溫系統(tǒng)電路簡單、精確度較高、實現(xiàn) 方便、軟件設(shè)計也比較簡單。系統(tǒng)框圖如圖 1所示。圖1 DS18B20溫度測溫系統(tǒng)框圖3硬件設(shè)計單片機最小系統(tǒng)設(shè)計3.1.1 電源電路2 電源電路3.1.2 振蕩電路與復(fù)位電路圖 3 振蕩電路圖 4 復(fù)位電路DS18B20W單片機的接口電路圖 5 DS18B20 與單片機的接口電路PROTEU S真電路圖圖6 PROTEUS仿真電路圖4 軟件設(shè)計系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀取溫度子程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序、顯示數(shù)據(jù)子程序等。程序流程主程序流程圖主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B2的測量的當前

4、溫度值，溫度測量每1s進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖7所示。圖 7 主程序流程圖各子程序流程圖1、初始化程序所有操作都必須由初始化脈沖開始， 波形如圖，單片機先輸出一個480960us低電平到 DC8I腳，再將DQ引腳置高電平，過1560us后檢測DCg|腳狀態(tài)，若為低電平則 DS18B20 工作正常，否則初始化失敗，不能正常測量溫度。讀取溫度子程序讀取溫度子程序的主要功能是讀出 RAW的9字節(jié)，在讀出時需進行CR版驗，校驗有錯時 不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。主要包括以下三個命令：（ 1）寫暫存器命令【 4EH】這個命令為由TH寄存器開始向DS18B20t存器寫入數(shù)據(jù)，

5、4EH命令后的3字節(jié)數(shù)據(jù)將被 保存到暫存器的地址2、3、4 （TH TL、CONFIG三個字節(jié)。所有數(shù)據(jù)必須在復(fù)位脈沖前寫 完。即如果只想寫一個字節(jié)的數(shù)據(jù)到地址2，可按如下流程：1、初始化 ;2、寫0CCH跳過ROMft測；3、寫 4EH;4、寫1 字節(jié)數(shù)據(jù) ;5、復(fù)位，即向DQB出480960us低電平（ 2）讀暫存命令【BEH】這個命令由字節(jié) 0 讀取 9 個暫存器內(nèi)容，如果不需要讀取所有暫存內(nèi)容，可隨時輸出復(fù)位脈沖終止讀取過程（ 3）轉(zhuǎn)換溫度命令【44H】這個命令啟動溫度轉(zhuǎn)換過程。轉(zhuǎn)換溫度時 DS18B20呆持空閑狀態(tài)，此時如果單片機發(fā)出讀命令，DS18B20將輸出0直到轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換完

6、成后將輸出1圖 8 讀取溫度子程序3、寫流程圖寫時隙：寫時隙由DQ引腳的下降沿引起。18B20有寫1和寫0兩種寫時隙。所有寫時隙 必須持續(xù)至少60仙s,兩個時隙之間至少有1s的恢復(fù)時間。DS18B20ft DQ下降7&后15仙 s60n s間采樣DCgIW,若此時DM高電平，則寫入一位1,若此時DQ為低電平，則寫入 一位0,如圖9所示。所以，若想寫入1,則單片機應(yīng)先將DCS低電平，15us后再將DCS 高電平，持續(xù)45仙s；若要寫入0,則將DQ置低電平,持續(xù)60so圖 9 寫流程圖4、讀流程圖讀時隙：讀時隙由DQF降沿引起，持續(xù)至少1s的低電平后釋放總線（DCS 1）DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)

7、將在下降沿15仙s后輸出，此時單片機可讀取1位數(shù)據(jù)。讀時隙結(jié)束時要將DCS 1。所有讀時隙必須持續(xù)至少 60 s,兩個時隙之間至少有1 s的恢復(fù)時間。圖 10 讀流程圖匯編語言程序源代碼DATA_BUS BITFLAG BIT 00H TOC o 1-5 h z TEMP_LECU30HTEMP_HECU31HTEMP_DPECU32HTEMP_INT ECU 33HTEMP_BAI ECU 34HTEMP_SHI ECU 35HTEMP_GEECU36HDIS_BAIECU37HDIS_SHIECU38HDIS_GEECU39HDIS_DPECU3AHDIS_ADDECU3BHORG0000

8、HAJMPSTARTORG 0050HSTART:MOV SP, #40HMAIN: LCALL READ_TEMPLCALL PROCESSAJMP MAIN;讀溫度程序READ_TEMP:LCALL RESET_PULSEMOV A, #0CCHLCALL WRITEMOV A, #44HLCALL WRITELCALL DISPLAYLCALL RESET_PULSEMOV A, #0CCHLCALL WRITEMOV A, #0BEHLCALL WRITEDJNZ R7, $LCALL READRRC ARET; 復(fù)位脈沖程序RESET_PULSE:RESET: SETB DATA_B

9、USNOPNOPMOV DATA_BUS,MOV R7, #30HDJNZ R7, $SETB DATA_BUSNOPDJNZ R6, WRITINGCLR DATA_BUSMOV R7, #255DJNZ R7, $SETB DATA_BUSMOV R7, #30DJNZ R7,$JNB DATA_BUS,CLR FLAGAJMP NEXTSETB_FLAGRET;循環(huán)顯示段位DISPLAY:MOVR4,#200DIS_LOOP:MOVA,DIS_DPMOVP2,#0FFHMOVP0,ACLRLCALL DELAY2MSMOV A, DIS_GEMOV P2, #0FFHMOV P0, AS

10、ETBCLRLCALL DELAY2MSMOV A, DIS_SHIMOV P2, #0FFHMOV P0, ACLRLCALL DELAY2MSMOV A, DIS_BAIMOV P2, #0FFHSETB_FLAG:SETB FLAGNEXT: MOV R7, #120DJNZ R7, $SETB DATA_BUSJNB FLAG, RESETRET; 寫命令WRITE: SETB DATA_BUSMOV R6, #8CLR CWRITING:CLR DATA_BUSMOV R7, #5MOV P0, AMOV A, TEMP_BAICJNE A, #0,SKIPAJMP NEXTTSKI

11、P: CLRLCALL DELAY2MSNEXTT:NOPDJNZ R4, DIS_LOOPRET; 讀命令READ: SETB DATA_BUSMOV R0, #TEMP_LMOV R6, #8MOV R5, #2CLR CREADING:CLR DATA_BUSNOPNOPSETB DATA_BUSNOPNOPNOPNOPMOV C, DATA_BUSRRC AMOV R7, #30HDJNZ R7, $SETB DATA_BUSDJNZ R6, READINGINC R0MOV R6, #8SETB DATA_BUSDJNZ R5, READINGRET;數(shù)據(jù)處理PROCESS:MOV

12、R7, TEMP_LMOV A, #0FHANL A, R7MOV TEMP_DP,AMOV R7, TEMP_LMOV A, #0F0HANL A, R7SWAP AMOV TEMP_L, AMOV R7, TEMP_HMOV A, #0FHANL A, R7SWAP AORL A, TEMP_LMOV B, #64HDIV ABMOV TEMP_BAI,AMOV A, #0AHXCH A, BDIV ABMOV TEMP_SHI,AMOV TEMP_GE,BMOV A, TEMP_DPMOVC A, A+DPTRMOV DPTR, #TABLE_INTERMOVC A, A+DPTRMOV

13、 DIS_DP, AMOV A, TEMP_GEMOV DPTR, #TABLE_INTERMOVC A, A+DPTRMOV DIS_GE, AMOV A, TEMP_SHIMOV DPTR, #TABLE_INTERMOVC A, A+DPTRMOV DIS_SHI, AMOV A, TEMP_BAIMOV DPTR, #TABLE_INTERMOVC A, A+DPTRMOV DIS_BAI ,A5 DS18B20簡單介紹RETDELAY2MS:MOV R6, #3LOOP3: MOV R5, #250DJNZ R5, $DJNZ R6, LOOP3RETTABLE_DP:DB00H,0

14、1H,01H,02H,03H,03H,04H,04H,05H,06HDB 06H,07H,08H,08H,09H,09HTABLE_INTER:DB 03FH,006H,05BH,04FH,066HDB 06DH,07DH,07H,07FH,06FHENDDALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B2艇一種新型的“一線器件”，具體積更小、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟。DALLAS導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B2是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測量范圍為-55+125攝氏度，可編程為9位12位轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達攝氏度，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用 戶設(shè)定的報警

15、溫度存儲在EEPROW,掉電后依然保存。被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字 量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個DS18B20T以并聯(lián)到3根或2根線上，CPIR需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用 微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。DS18B20 的性能特點如下：獨特的單線接口方式，DS18B2猊與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處 理器與DS18B2的雙向通訊 DS18B2或持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20T以并聯(lián)在唯一的三線上，實

16、現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫DS18B2猊使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只 三極管的集成電路內(nèi)適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電溫范圍55c+ 125C,在-10+85C時精度為士零待機功耗可編程的分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5 C、0.25 C、0.125 C和C , 可實現(xiàn)高精度測溫在9位分辨率時最多在內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750m吶把溫度值 轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快用戶可定義報警設(shè)置報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線串行傳送給CPU同時可傳送CR版

17、驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作以上特點使DS18B20上常適用與多點、遠距離溫度檢測系統(tǒng)。DS18B2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THKTL、配置寄存器。DS18B2的管腳排列、各種封裝形式如圖12所示，DQ為數(shù)據(jù) 輸入 / 輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源；GND；地信號；VDM可選擇的VDDH腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。圖 12 外部封裝形式DS18B2強用中的注意事項DS18B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便

18、、占用口線少等優(yōu)點，但在 實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：DS18B20從測溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時間，這是必須保證的，不然會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤的現(xiàn)象，使溫度輸出總是顯示85。在實際使用中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)使電源電壓保持在5V 左右，若電源電壓過低，會使所測得的溫度精度降低。較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償，由于DS1820f微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS1820s行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀 取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS182臊作部分最好采 用匯編語言實現(xiàn)。在DS18B2的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛

19、 DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤認 為可以掛任意多個DS18B20在實際應(yīng)用中并非如此，當單總線上所掛 DS18B20超過8個 時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。在DS18B2測溫程序設(shè)計中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS18B2的返回信號，一旦某個DS18B20接觸不好或斷線，當程序讀該 DS18B20時，將沒 有返回信號，程序進入死循環(huán)，這一點在進行 DS18B2硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一 定的重視。DS18B2吶部結(jié)構(gòu)圖13為DS1820勺內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光RO腓線接口、存放中

20、間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含便箋式 RAM ,用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值 的T印口TL觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗碼（CRC發(fā)生器等七部分。DS18B2采用3腳PR- 35封裝或8腳SOIC寸裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示 圖13DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖64 b閃速ROMS結(jié)構(gòu)如下：8bit 檢3金 CRC48bit序列號8bit工廠代碼（10H）MSBLSB MSB LSB MSBLSB開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有 48位，最后8位是 前面56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。溫度報警 觸發(fā)器TH和TL,可通過軟件寫

21、入戶報警上下限。主機操作ROMJ命令有五種，如表所列指令說明讀 ROM (33H)讀DS1820的序列號阿 ROM (55H)繼讀完64位序列號的一個命令，用于跳過 ROM (CCH)此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對搜ROM (F0H)識別總線上各器件的編碼，為操作各報警搜索（ECH）僅溫度越限的器件對此命令作出響DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EERAM高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖14所示便箋式存儲器（上電狀態(tài)）Byte0-(85 C)Byte1溫度測量值LSB（50H）E2PROByte2溫度測量值MSB（50HTH高溫

22、寄存器Byte3TH高溫寄存器TL低溫寄存器rByte4TL低溫寄存器配位寄存器.Byte5配位寄存器Byte6預(yù)留（FFH）Byte7預(yù)留（OCH）Byte8圖預(yù)留（IOH）循環(huán)冗余碼校驗（CRC）14局建智仔 RAMI利囹前2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20：作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。溫度低位溫度局位THTL配置保留保留保留8 位 CRCLSBMSB TOC o 1-5 h z 當DS18B208收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換

23、完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1, 2字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以5 C/LSB形式表示。溫度值格式如下：232221202-12-22-32-4 TOC o 1-5 h z MSBLSBSSSSS262524 TOC o 1-5 h z MSBLSB這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20I勺兩個8比特的RAW,二進制中的前 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再乘于即可得到實際溫度。圖 中

24、，S表示位。對應(yīng)的溫度計算：當符號位 S=0寸，表示測得的溫度植為正值，直接將二進 制位轉(zhuǎn)換為十進制；當S=1時，表示測得的溫度植為負值，先將補碼變換為原碼，再計算 十進制值。例如+125C的數(shù)字輸出為07D0H +25.0625 C的數(shù)字輸出為0191H -25.0625 C 的數(shù)字輸出為FF6FH -55 C的數(shù)字輸出為FC90HDS18B20溫度傳感器主要用于對溫度進行測量，數(shù)據(jù)可用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，并以0.0625C/LSB形式表示。表2是部分溫度值對應(yīng)的二進制溫度表示數(shù)據(jù)。表2部分溫度值就把測得的溫溫度/ C一進制表小十八進制表小+12507D0H+0191H+

25、00000000 000010000008H000000000 000000000000HFFF8HFE6FH-55FC90HDS18B20gTH TL字節(jié)內(nèi)容或丁丁工則將該主機發(fā)出的告出響應(yīng)。因此,成溫度轉(zhuǎn)換后， 度值與RAW的標志置位，并對警搜索命令作作比較，若TTH 器件內(nèi)的告警可用多只DS18B2制時測量溫度并進行告警搜索。在64位ROM：最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼（CRC 。主機根據(jù)ROM：前56位 來計算CR值，并和存入DS18B2即的CR值做比較，以判斷主機收到的ROMfc據(jù)是否正確。 測溫原理DS18B2的測溫原理如圖15所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1,高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門 打開時，DS18B2就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量 計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將 -55 C所對應(yīng)的基數(shù)預(yù)置分別置入減法計數(shù)器1和溫度奇存器中,減法計數(shù)器1和溫度寄行器被預(yù)置在-55 C所對應(yīng)斜率累加器1的預(yù)置的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振芹生的脈沖信號遂行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器值減到0時溫度行器的值招加1,減法計好匚