温度传感器采集温度及其数码管显示"/>
DS18B20温度传感器采集温度及其数码管显示
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。
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:
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:
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。
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”。
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。
2.温度采集及其数码管显示程序
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#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=115while(--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480-960usDS = 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); //141.95usDS = 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<8;i++){DS = 0;_nop_();//产生些时序DS = dat & 0x01;Delay_us(10);//76.95usDS = 1; //释放总线准备下一次数据写入_nop_();dat >>= 1;}
}uchar read_byte()
{uchar i, j, dat;for(i=0;i<8;i++){DS = 0;_nop_();//产生读时序DS = 1;_nop_();//释放总线j = DS;Delay_us(10);//76.95usDS = 1;_nop_();dat = (j<<7)|(dat>>1); }return (dat);
}
void main()
{uint i;uchar L, M;while(1){ds_init();//初始化DS18B20write_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DS18B20write_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 <<= 8;i |= L; i = i * 0.0625 * 10 + 0.5;Display(i);}
}
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