DS18B20一線總線數(shù)字式傳感器

1、 ds18b20一線總線數(shù)字式傳感器 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，測(cè)量溫度范圍為 -55c+125c，在-10+85c范圍內(nèi),精度為0.5c。ds1822的精度較差為 2c ?，F(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)溫度測(cè)量，與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3v5.5v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可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為0.5c?？蛇x更小的封裝方式，更

2、寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在eeprom中，掉電后依然保存。ds18b20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色！ ds1822與 ds18b20軟件兼容，是ds18b20的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的eeprom，精度降低為2c，適用于對(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”的早期產(chǎn)品后，ds1820開(kāi)辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。ds18b20和ds1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。 ds18b20的內(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ro

3、m、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，它可以看作是該ds18b20的地址序列碼。64位光刻rom的排列是：開(kāi)始8位（28h）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該ds18b20自身的序列號(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都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)ds18b20的目的。ds18b20中的溫度傳感器可

4、完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例: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)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)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，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。例如+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

5、器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(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(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)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)是結(jié)構(gòu)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)各位的意義如下：tm r1 r0 1 1 1 1 1低五位一直都是1 ，tm是測(cè)試模式位，用于設(shè)置ds18b20在工作模式還是在測(cè)試模式。在ds18b20出廠時(shí)該位被設(shè)置為

6、0，用戶不要去改動(dòng)。r1和r0用來(lái)設(shè)置分辨率，如下表所示：（ds18b20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）分辨率設(shè)置表:r1 r0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間0 0 9位 93.75ms0 1 10位 187.5ms1 0 11位 375ms1 1 12位 750ms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(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(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)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(hào)后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖

7、，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雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題：(1)較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于ds1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)ds1820進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。在使用pl/m、c等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)ds1820操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。(2)在ds1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛ds1820數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)ds1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛d

8、s1820超過(guò)8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。(3)連接ds1820的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò)50m時(shí)，讀取的測(cè)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屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。因此，在用ds1820進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。(4)在ds1820測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向ds1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待ds1820的返回信號(hào)，一旦某

9、個(gè)ds1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該ds1820時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行ds1820硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接vcc和地線，屏蔽層在源端單點(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(xiě)程序,數(shù)據(jù)腳p2.2,晶振12mhz;溫度傳感器18b20匯編程序,采用器件默認(rèn)的12位轉(zhuǎn)化,最大轉(zhuǎn)化時(shí)間750微秒;可以將檢測(cè)到的溫度直接顯示到at89c51開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)板的兩個(gè)數(shù)碼管上;顯示溫度00到99度,很準(zhǔn)確哦無(wú)需校正!org 0000h;單片機(jī)內(nèi)存分配申明!temper_l equ

10、29h;用于保存讀出溫度的低8位temper_h equ 28h;用于保存讀出溫度的高8位flag1 equ 38h;是否檢測(cè)到ds18b20標(biāo)志位a_bit equ 20h ;數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放內(nèi)存位置b_bit equ 21h ;數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置main:lcall get_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)站提供的兩位數(shù)碼管來(lái)顯示溫度;顯示范圍00到99度,顯示精度為1度;因?yàn)?2位轉(zhuǎn)化時(shí)每一位的精度為0.0625度,我們不要求顯示小數(shù)所以可以拋棄29h的低4位;將28h中的低4位移入29h中的高4位,這樣獲得一個(gè)新字節(jié),這個(gè)字節(jié)就是實(shí)際測(cè)量獲得的溫度m

11、ov a,29hmov c,40h;將28h中的最低位移入crrc amov c,41hrrc amov c,42hrrc amov c,43hrrc amov 29h,alcall display;調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序cpl p1.0ajmp main; 這是ds18b20復(fù)位初始化子程序init_1820:setb p3.5nopclr p3.5;主機(jī)發(fā)出延時(shí)537微秒的復(fù)位低脈沖mov r1,#3tsr1:mov r0,#107djnz r0,$djnz r1,tsr1setb p3.5;然后拉高數(shù)據(jù)線nopnopnopmov r0,#25htsr2:jnb p3.5,tsr3;等待ds

12、18b20回應(yīng)djnz r0,tsr2ljmp tsr4 ; 延時(shí)tsr3:setb flag1 ; 置標(biāo)志位,表示ds1820存在clr p1.7;檢查到ds18b20就點(diǎn)亮p1.7ledljmp tsr5tsr4:clr flag1 ; 清標(biāo)志位,表示ds1820不存在clr p1.1;點(diǎn)亮p1。1腳led表示溫度傳感器通信失敗ljmp tsr7tsr5:mov r0,#117tsr6:djnz r0,tsr6 ; 時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間tsr7:setb p3.5ret; 讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值get_temper:setb p3.5lcall init_1820;先復(fù)位ds18b20jb f

13、lag1,tss2clr p1.2ret ; 判斷ds1820是否存在?若ds18b20不存在則返回tss2:clr p1.3;ds18b20已經(jīng)被檢測(cè)到!mov a,#0cch ; 跳過(guò)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(guò)調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間,等待ad轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒lcall displaylcall init_1820;準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位mov a,#0cch ; 跳過(guò)rom匹配lcall write_1820mov a,#0beh ; 發(fā)出讀溫度命令lcall write_

14、1820lcall read_18200; 將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35h/36hclr p1.4ret;寫(xiě)ds18b20的子程序(有具體的時(shí)序要求)write_1820:mov r2,#8;一共8位數(shù)據(jù)clr cwr1:clr p3.5mov r3,#6djnz r3,$rrc amov p3.5,cmov r3,#23djnz r3,$setb p3.5nopdjnz r2,wr1setb p3.5ret; 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:mov r4,#2 ; 將溫度高位和低位從ds18b20中讀出mov r1,#29h ; 低位存入2

15、9h(temper_l),高位存入28h(temper_h)re00:mov r2,#8;數(shù)據(jù)一共有8位re01:clr csetb p3.5nopnopclr p3.5nopnopnopsetb p3.5mov r3,#9re10:djnz r3,re10mov c,p3.5mov r3,#23re20:djnz r3,re20rrc adjnz r2,re01mov r1,adec r1djnz r4,re00ret;顯示子程序display: mov a,29h;將29h中的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制mov b,#10 ;10進(jìn)制/10=10進(jìn)制div abmov b_bit,a ;十位在

16、amov a_bit,b ;個(gè)位在bmov dptr,#numtab ;指定查表啟始地址mov r0,#4dpl1: mov r1,#250 ;顯示1000次dplop: mov a,a_bit ;取個(gè)位數(shù)movc a,a+dptr ;查個(gè)位數(shù)的7段代碼mov p0,a ;送出個(gè)位的7段代碼clr p2.0 ;開(kāi)個(gè)位顯示acall d1ms ;顯示1mssetb p2.0mov a,b_bit ;取十位數(shù)movc a,a+dptr ;查十位數(shù)的7段代碼mov p0,a ;送出十位的7段代碼clr p2.1 ;開(kāi)十位顯示acall d1ms ;顯示1mssetb p2.1djnz r1,dplo

17、p ;100次沒(méi)完循環(huán)djnz r0,dpl1 ;4個(gè)100次沒(méi)完循環(huán)ret;1ms延時(shí)(按12mhz算)d1ms: mov r7,#80djnz r7,$ret;實(shí)驗(yàn)板上的7段數(shù)碼管09數(shù)字的共陰顯示代碼numtab: db 0f3h，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,采用器件默認(rèn)的12位轉(zhuǎn)化,最大轉(zhuǎn)化時(shí)間750微秒;將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送出去，波特率2400;本程序?qū)閍t89c51實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板編寫(xiě).適合12晶振;本程序經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,可以顯示溫度+/-和兩位整數(shù)溫度和兩位小數(shù)溫度數(shù)據(jù)dot

18、 equ 30hzhengshu equ 31hflag1 equ 38h ;是否檢測(cè)到ds18b20的標(biāo)志位;定義溫度數(shù)據(jù)dis_1 equ 32h ;符號(hào)dis_2 equ 33h ;十位dis_3 equ 34h ;個(gè)位dis_4 equ 35h ;小數(shù)點(diǎn)后第一位dis_5 equ 36h ;小數(shù)點(diǎn)后第二位wddata bit p2.2 ;定義ds18b20的數(shù)據(jù)腳為p2.2端口org 0000h;以下為主程序進(jìn)行cpu中斷方式設(shè)置clr ea ;關(guān)閉總中斷mov scon,#50h ;設(shè)置成串口1方式mov tmod,#20h ;波特率發(fā)生器t1工作在模式2上mov th1,#0f3h

19、 ;預(yù)置初值(按照波特率2400bps預(yù)置初值)mov tl1,#0f3h ;預(yù)置初值(按照波特率2400bps預(yù)置初值)setb tr1 ;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:lcall init_1820 ;調(diào)用復(fù)位ds18b20子程序main1:lcall get_temper;調(diào)用讀溫度子程序lcall formula ;通過(guò)公式計(jì)算,小數(shù)點(diǎn)后顯示兩位lcall bcdlcall display ;調(diào)用串口顯示子程序lcall delay500 ;延時(shí)0.5秒lcall delay500 ;延時(shí)0.5秒lcall delay500 ;延時(shí)0.5

20、秒ajmp main1;-; ds18b20復(fù)位初始化程序;-init_1820:setb wddatanopclr wddata;主機(jī)發(fā)出延時(shí)540微秒的復(fù)位低脈沖mov r0,#36lcall delaysetb wddata;然后拉高數(shù)據(jù)線nopnopmov r0,#36tsr2:jnb wddata,tsr3;等待ds18b20回應(yīng)djnz r0,tsr2ljmp tsr4 ; 延時(shí)tsr3:setb flag1 ; 置標(biāo)志位,表示ds1820存在ljmp tsr5tsr4:clr flag1 ; 清標(biāo)志位,表示ds1820不存在ljmp tsr7tsr5:mov r0,#06bhts

21、r6:djnz r0,tsr6 ;復(fù)位成功!時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間tsr7:setb wddataret;-; 讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值;-get_temper:setb wddata ; 定時(shí)入口lcall init_1820 ;先復(fù)位ds18b20jb flag1,tss2ret ; 判斷ds1820是否存在?若ds18b20不存在則返回tss2:mov a,#0cch ; 跳過(guò)rom匹配lcall write_1820mov a,#44h ; 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令lcall write_1820mov r0,#50 ;等待ad轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒.lcall delaylcall init

22、_1820 ;準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位mov a,#0cch ; 跳過(guò)rom匹配lcall write_1820mov a,#0beh ; 發(fā)出讀溫度命令lcall write_1820lcall read_18200; 將讀出的九個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)保存到60h-68hret;-;寫(xiě)ds18b20的子程序(有具體的時(shí)序要求);-write_1820:mov r2,#8 ;一共8位數(shù)據(jù)clr cwr1:clr wddatamov r3,#6djnz r3,$rrc amov wddata,cmov r3,#24djnz r3,$setb wddatanopdjnz r2,wr1setb wddataret;-

23、; 讀ds18b20的程序,從ds18b20中讀出九個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù);-read_18200:mov r4,#9mov r1,#60h ; 存入60h開(kāi)始的九個(gè)單元re00:mov r2,#8re01:clr csetb wddatanopnopclr wddatanopnopnopsetb wddatamov r3,#09re10:djnz r3,re10mov c,wddatamov r3,#23re20:djnz r3,re20rrc adjnz r2,re01mov r1,ainc r1djnz r4,re00ret;-;溫度計(jì)算子程序;-formula: ; 按公式：t實(shí)際=(t整數(shù)-0

24、.25)+( m每度-m剩余)/ m每度;計(jì)算出實(shí)際溫度，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，得到溫度的整數(shù)部分，并存于zhengshu單元mov 29h,61hmov a,60hmov c,48hrrc amov c,49hrrc amov c,4ahrrc amov c,4bhrrc amov zhengshu,a; ( m每度-m剩余)/ m每度,小數(shù)值存于a中mov a,67hsubb a,66hmov b,#64hmul abmov r4,bmov r5,amov r7,67hlcall div457mov a,r3;再

25、減去0.25，實(shí)際應(yīng)用中減去25subb a,#19hmov dot,a ;小數(shù)部分存于dot中mov a,zhengshusubb a,#00h ;整數(shù)部分減去來(lái)自小數(shù)部分的借位mov zhengshu,amov c,4bhjnc zheng ;是否為負(fù)數(shù)cpl ainc amov dis_1,#2dh ; 零度以下時(shí),第一位顯示-號(hào)mov zhengshu,azheng:mov dis_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: clr cmov a,r4subb a,r7jc dv50setb ov ;商溢出retdv50: mov

26、r6,#8 ;求平均值（r4r5r7r3）dv51: mov a,r5rlc amov r5,amov a,r4rlc amov r4,amov f0,cclr csubb a,r7anl c,/f0jc dv52mov r4,adv52: cpl cmov a,r3rlc amov r3,adjnz r6,dv51mov a,r4 ;四舍五入add a,r4jc dv53subb a,r7jc dv54dv53: inc r3dv54: clr ovret;-;轉(zhuǎn)換成非壓縮的bcd碼;-bcd: mov a,zhengshumov b,#0ahdiv aborl a,#00110000b ;轉(zhuǎn)換成ascii碼mov dis_2,amov dis_3,bmov a,dis_3orl a,#00110000b ;轉(zhuǎn)換成ascii碼mov dis_3,amov a,dotmo