DS18B20一線總線數(shù)字式傳感器原理使用

DS18B20一線總線數(shù)字式傳感器的原理與使用________________________________________DS18B20、DS1822“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器是DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器，同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，丈量溫度范圍為-55°C~+125°C，在-10~+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C。DS1822的精度較差為±2°C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提升了系統(tǒng)的抗擾亂性。合適于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度丈量，與前一代產(chǎn)品不一樣，新的產(chǎn)品支持3V~5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DS18B20能夠程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為±0.5°C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓合用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度儲(chǔ)存在EEPROM中，掉電后依舊保留。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)錢比也特別優(yōu)秀！DS1822與DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡化版本。省略了儲(chǔ)存用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為±2°C，合用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。繼“一線總線”的初期產(chǎn)品后，DS1820開拓了溫度傳感器技術(shù)的新觀點(diǎn)。DS18B20和DS1822使電壓、特征及封裝有更多的選擇，讓我們能夠建立合適自己的經(jīng)濟(jì)的測溫系統(tǒng)。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部構(gòu)造主要由四部分構(gòu)成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下:15元/只DQ為數(shù)字信號(hào)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(shí)接地）。光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它能夠看作是該DS18B20的地點(diǎn)序列碼。64位光刻ROM的擺列是：開始8位<28H）是產(chǎn)品種類標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自己的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼<CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不同樣，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器可達(dá)成對(duì)溫度的丈量，以12位轉(zhuǎn)變?yōu)槔?用16位符號(hào)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(hào)位。這是12位轉(zhuǎn)變后獲取的12位數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，假如測得的溫度大于0，這5位為0，只需將測到的數(shù)值乘于0.0625即可獲取實(shí)質(zhì)溫度；假如溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可獲取實(shí)質(zhì)溫度。比如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，-55℃的數(shù)字輸出為FC90H。DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部儲(chǔ)存器包含一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM,后者寄存高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和構(gòu)造寄存器。暫存儲(chǔ)存器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是構(gòu)造寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。該字節(jié)各位的意義以下：1/13TMR1R011111低五位向來都是1，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式仍是在測試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去變動(dòng)。R1和R0用來設(shè)置分辨率，以下表所示：<DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）分辨率設(shè)置表:R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms依據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20達(dá)成溫度變換一定經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫以前都要對(duì)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(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)約的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，而后開釋，DS18B20收到信號(hào)后等候16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。DS1820使用中注意事項(xiàng)DS1820固然擁有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連結(jié)方便、占用口線少等長處，但在實(shí)質(zhì)應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：(1>較小的硬件開支需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行賠償，由于DS1820與微辦理器間采納串行數(shù)據(jù)傳遞，因此，在對(duì)DS1820進(jìn)行讀寫編程時(shí)，一定嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，不然將沒法讀取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級(jí)語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS1820操作部分最好采納匯編語言實(shí)現(xiàn)。(2>在DS1820的相關(guān)資猜中均未說起單總線上所掛DS1820數(shù)目問題，簡單令人誤以為能夠掛隨意多個(gè)DS1820，在實(shí)質(zhì)應(yīng)用中并不是這樣。當(dāng)單總線上所掛DS1820超出8個(gè)時(shí)，就需要解決微辦理器的總線驅(qū)動(dòng)問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。(3>連結(jié)DS1820的總線電纜是有長度限制的。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)采納一般訊號(hào)電纜傳輸長度超出50m時(shí)，讀取的測溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶障蔽電纜時(shí)，正常通信距離可達(dá)150m，當(dāng)采納每M絞合次數(shù)更多的雙絞線帶障蔽電纜時(shí)，正常通信距離進(jìn)一步加長。這類狀況主假如由總線散布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。所以，在用DS1820進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線散布電容和阻抗匹配問題。(4>在DS1820測溫程序設(shè)計(jì)中，向DS1820發(fā)出溫度變換命令后，程序總要等候DS1820的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS1820硬件連結(jié)和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要賜予一定的重視。測溫電纜線建議采納障蔽4芯雙絞線，此中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接VCC和地線，障蔽層在源端單點(diǎn)接地。本站實(shí)驗(yàn)板實(shí)驗(yàn)程序：。這是關(guān)于DS18B20的讀寫程序,數(shù)據(jù)腳P2.2,晶振12MHZ。溫度傳感器18B20匯編程序,采納器件默認(rèn)的12位轉(zhuǎn)變,最大轉(zhuǎn)變時(shí)間750微秒。能夠?qū)z測到的溫度直接顯示到AT89C51開發(fā)實(shí)驗(yàn)板的兩個(gè)數(shù)碼管上。顯示溫度00到99度,很正確哦~~無需校訂!ORG0000H2/13。單片機(jī)內(nèi)存分配申明!TEMPER_LEQU29H。用于保存讀出溫度的低8位TEMPER_HEQU28H。用于保存讀出溫度的高8位FLAG1EQU38H。是否檢測到DS18B20標(biāo)志位a_bitequ20h。數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放內(nèi)存位置b_bitequ21h。數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置MAIN:LCALLGET_TEMPER。調(diào)用讀溫度子程序。進(jìn)行溫度顯示,這里我們考慮用網(wǎng)站供給的兩位數(shù)碼管來顯示溫度。顯示范圍00到99度,顯示精度為1度。由于12位轉(zhuǎn)變時(shí)每一位的精度為0.0625度,我們不要求顯示小數(shù)所以能夠扔掉29H的低4位。將28H中的低4位移入29H中的高4位,這樣獲取一個(gè)新字節(jié),這個(gè)字節(jié)就是實(shí)質(zhì)丈量獲取的溫度MOVA,29HMOVC,40H。將28H中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCAMOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOV29H,ALCALLDISPLAY。調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序CPLP1.0AJMPMAIN。這是DS18B20復(fù)位初始化子程序INIT_1820:SETBP3.5NOPCLRP3.5。主機(jī)發(fā)出延時(shí)537微秒的復(fù)位低脈沖MOVR1,#3TSR1:MOVR0,#107DJNZR0,$DJNZR1,TSR1SETBP3.5。然后拉高數(shù)據(jù)線NOPNOPNOPMOVR0,#25HTSR2:JNBP3.5,TSR3。等待DS18B20回應(yīng)DJNZR0,TSR23/13LJMPTSR4。延時(shí)TSR3:SETBFLAG1。置標(biāo)志位,表示DS1820存在CLRP1.7。檢查到DS18B20就點(diǎn)亮P1.7LEDLJMPTSR5TSR4:CLRFLAG1。清標(biāo)志位,表示DS1820不存在CLRP1.1。點(diǎn)亮P1。1腳LED表示溫度傳感器通信失敗LJMPTSR7TSR5:MOVR0,#117TSR6:DJNZR0,TSR6。時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間TSR7:SETBP3.5RET。讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值GET_TEMPER:SETBP3.5LCALLINIT_1820。先復(fù)位DS18B20JBFLAG1,TSS2CLRP1.2RET。判斷DS1820是否存在?若DS18B20不存在則返回TSS2:CLRP1.3。DS18B20已經(jīng)被檢測到!!!!!!!!!!!!!!!!!!MOVA,#0CCH。跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H。發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALLWRITE_1820。這里經(jīng)過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間,等候AD變換結(jié)束,12位的話750微秒LCALLDISPLAYLCALLINIT_1820。準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位MOVA,#0CCH。跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH。發(fā)出讀溫度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200。將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36HCLRP1.4RET。寫DS18B20的子程序(有具體的時(shí)序要求>WRITE_1820:MOVR2,#8。一共8位數(shù)據(jù)CLRC4/13WR1:CLRP3.5MOVR3,#6DJNZR3,$RRCAMOVP3.5,CMOVR3,#23DJNZR3,$SETBP3.5NOPDJNZR2,WR1SETBP3.5RET。讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)READ_18200:MOVR4,#2。將溫度高位和低位從DS18B20中讀出MOVR1,#29H。低位存入29H(TEMPER_L>,高位存入28H(TEMPER_H>RE00:MOVR2,#8。數(shù)據(jù)一共有8位RE01:CLRCSETBP3.5NOPNOPCLRP3.5NOPNOPNOPSETBP3.5MOVR3,#9RE10:DJNZR3,RE10MOVC,P3.5MOVR3,#23RE20:DJNZR3,RE20RRCADJNZR2,RE01MOV@R1,ADECR1DJNZR4,RE00RET。顯示子程序display:mova,29H。將29H中的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制5/13movb,#10。10進(jìn)制/10=10進(jìn)制divabmovb_bit,a。十位在amova_bit,b。個(gè)位在bmovdptr,#numtab。指定查表啟始地址movr0,#4dpl1:movr1,#250。顯示1000次dplop:mova,a_bit。取個(gè)位數(shù)MOVCA,@A+DPTR。查個(gè)位數(shù)的7段代碼movp0,a。送出個(gè)位的7段代碼clrp2.0。開個(gè)位顯示acalld1ms。顯示1mssetbp2.0mova,b_bit。取十位數(shù)MOVCA,@A+DPTR。查十位數(shù)的7段代碼movp0,a。送出十位的7段代碼clrp2.1。開十位顯示acalld1ms。顯示1mssetbp2.1djnzr1,dplop。100次沒完循環(huán)djnzr0,dpl1。4個(gè)100次沒完循環(huán)ret。1MS延時(shí)(按12MHZ算>D1MS:MOVR7,#80DJNZR7,$RET。實(shí)驗(yàn)板上的7段數(shù)碼管0～9數(shù)字的共陰顯示代碼numtab:DB0F3H，0A4H，0B0H，99H，92H，82H，0F8H，80H，90Hend以下是第二種采集和處理程序供網(wǎng)友參考。溫度傳感器18B20匯編程序,采納器件默認(rèn)的12位轉(zhuǎn)變,最大轉(zhuǎn)變時(shí)間750微秒。將溫度數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送出去，波特率2400。本程序?qū)锳T89C51實(shí)驗(yàn)開發(fā)板編寫.適合12晶振。本程序經(jīng)過考證,能夠顯示溫度+/-和兩位整數(shù)溫度和兩位小數(shù)溫度數(shù)據(jù)DOTEQU30HZHENGSHUEQU31HFLAG1EQU38H。是否檢測到DS18B20的標(biāo)志位。定義溫度數(shù)據(jù)DIS_1EQU32H。符號(hào)DIS_2EQU33H。十位DIS_3EQU34H。個(gè)位DIS_4EQU35H。小數(shù)點(diǎn)后第一位DIS_5EQU36H。小數(shù)點(diǎn)后第二位WDDATABITP2.2。定義DS18B20的數(shù)據(jù)腳為P2.2端口6/13ORG0000H。以下為主程序進(jìn)行CPU中斷方式設(shè)置CLREA。關(guān)閉總中斷MOVSCON,#50H。設(shè)置成串口1方式MOVTMOD,#20H。波特率發(fā)生器T1工作在模式2上MOVTH1,#0F3H。預(yù)置初值(按照波特率2400BPS預(yù)置初值>MOVTL1,#0F3H。預(yù)置初值(按照波特率2400BPS預(yù)置初值>SETBTR1。啟動(dòng)定時(shí)器T1。以上完成串口2400通訊初始化設(shè)置。-------------------------。主程序。-------------------------MAIN:LCALLINIT_1820。調(diào)用復(fù)位DS18B20子程序MAIN1:LCALLGET_TEMPER。調(diào)用讀溫度子程序LCALLFORMULA。通過公式計(jì)算,小數(shù)點(diǎn)后顯示兩位LCALLBCDLCALLDISPLAY。調(diào)用串口顯示子程序LCALLDELAY500。延時(shí)0.5秒LCALLDELAY500。延時(shí)0.5秒LCALLDELAY500。延時(shí)0.5秒AJMPMAIN1。-------------------------。DS18B20復(fù)位初始化程序。-------------------------INIT_1820:SETBWDDATANOPCLRWDDATA。主機(jī)發(fā)出延時(shí)540微秒的復(fù)位低脈沖MOVR0,#36LCALLDELAYSETBWDDATA。然后拉高數(shù)據(jù)線NOPNOPMOVR0,#36TSR2:JNBWDDATA,TSR3。等待DS18B20回應(yīng)DJNZR0,TSR2LJMPTSR4。延時(shí)TSR3:SETBFLAG1。置標(biāo)志位,表示DS1820存在LJMPTSR57/13TSR4:CLRFLAG1。清標(biāo)志位,表示DS1820不存在LJMPTSR7TSR5:MOVR0,#06BHTSR6:DJNZR0,TSR6。復(fù)位成功!時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間TSR7:SETBWDDATARET。-------------------。讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值。-------------------GET_TEMPER:SETBWDDATA。定時(shí)入口LCALLINIT_1820。先復(fù)位DS18B20JBFLAG1,TSS2RET。判斷DS1820是否存在?若DS18B20不存在則返回TSS2:MOVA,#0CCH。跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H。發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALLWRITE_1820MOVR0,#50。等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒.LCALLDELAYLCALLINIT_1820。準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位MOVA,#0CCH。跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH。發(fā)出讀溫度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200。將讀出的九個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)保存到60H-68HRET。----------------------------------。寫DS18B20的子程序(有具體的時(shí)序要求>。----------------------------------WRITE_1820:MOVR2,#8。一共8位數(shù)據(jù)CLRCWR1:CLRWDDATAMOVR3,#6DJNZR3,$RRCAMOVWDDATA,C8/13MOVR3,#24DJNZR3,$SETBWDDATANOPDJNZR2,WR1SETBWDDATARET。--------------------------------------------------。讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出九個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。--------------------------------------------------READ_18200:MOVR4,#9MOVR1,#60H。存入60H開始的九個(gè)單元RE00:MOVR2,#8RE01:CLRCSETBWDDATANOPNOPCLRWDDATANOPNOPNOPSETBWDDATAMOVR3,#09RE10:DJNZR3,RE10MOVC,WDDATAMOVR3,#23RE20:DJNZR3,RE20RRCADJNZR2,RE01MOV@R1,AINCR1DJNZR4,RE00RET。------------------------。溫度計(jì)算子程序。------------------------FORMULA:。按公式：T實(shí)質(zhì)=(T整數(shù)-0.25>+(M每度-M節(jié)余>/M每度。計(jì)算出實(shí)質(zhì)溫度，整數(shù)部分和小數(shù)部分分別存于ZHENGSHU單元和DOT單元。將61H中的低4位移入60H中的高4位，獲取溫度的整數(shù)部分，并存于ZHENGSHU單元9/13MOV29H,61HMOVA,60HMOVC,48HRRCAMOVC,49HRRCAMOVC,4AHRRCAMOVC,4BHRRCAMOVZHENGSHU,A。(M每度-M節(jié)余>/M每度,小數(shù)值存于A中MOVA,67hSUBBA,66hMOVB,#64HMULABMOVR4,BMOVR5,AMOVR7,67HLCALLDIV457MOVA,R3。再減去0.25，實(shí)際應(yīng)用中減去25SUBBA,#19HMOVDOT,A。小數(shù)部分存于DOT中MOVA,ZHENGSHUSUBBA,#00H。整數(shù)部分減去來自小數(shù)部分的借位MOVZHENGSHU,AMOVC,4BHJNCZHENG。是否為負(fù)數(shù)CPLAINCAMOVDIS_1,#2DH。零度以下時(shí),第一位顯示"-"號(hào)MOVZHENGSHU,AZHENG:MOVDIS_1,#2BH。零度以上時(shí),第一位顯示"+"號(hào)RET。------------------------。雙字節(jié)除以單字節(jié)子程序。------------------------DIV457:CLRCMOVA,R4SUBBA,R7JCDV5010/13SETBOV。商溢出RETDV50:MOVR6,#8。求平均值<R4R5／R7－→R3）DV51:MOVA,R5RLCAMOVR5,AMOVA,R4RLCAMOVR4,AMOVF0,CCLRCSUBBA,R7ANLC,/F0JCDV52MOVR4,ADV52:CPLCMOVA,R3RLCAMOVR3,ADJNZR6,DV51MOVA,R4。四舍五入ADDA,R4JCDV53SUBBA,R7JCDV54DV53:INCR3DV54:CLROVRET。---------------------。轉(zhuǎn)換成非壓縮的BCD碼。---------------------BCD:MOVA,ZHENGSHUMOVB,#0AHDIVABORLA,#00110000B。轉(zhuǎn)換成ASCII碼MOVDIS_2,AMOVDIS_3,BMOVA,DIS_3ORLA,#00110000B。轉(zhuǎn)換成ASCII碼movDIS_3,AMOVA,DOTMOVB,#0AHDIVA