基于单片机的DS18B20温度检测及其液晶显示.doc

基于单片机的DS18B20温度 检测及其液晶显示斧头帮 2010-05-14Proteus仿真图：C程序：/*程序名称:基于单片机的DS18B20温度检测及其液晶显示作 者：斧头帮 2010.05.14*/#include /包含单片机寄存器的头文件#include /包含_nop_()函数定义的头文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code digit10=0123456789; /定义字符数组显示数字uchar code Str=Test by DS18B20; /说明显示的是温度uchar code Error=Error!Check!; /说明没有检测到DS18B20uchar code Temp=Temp:; /温度显示前的说明uchar code Cent=Cent; /温度单位uchar TL; /储存暂存器的温度低位uchar TH; /储存暂存器的温度高位uchar TN; /储存温度的整数部分uchar TD; /储存温度的小数部分/*以下是对液晶模块的操作程序*/sbit RS=P20; /寄存器选择位，将RS位定义为P2.0引脚sbit RW=P21; /读写选择位，将RW位定义为P2.1引脚sbit E=P22; /使能信号位，将E位定义为P2.2引脚sbit BF=P07; /忙碌标志位，将BF位定义为P0.7引脚/*函数功能：延时1ms(3j+2)*i=(333+2)10=1010(微秒)，可以认为是1毫秒*/void delay1ms() uchar i,j; for(i=0;i10;i+) for(j=0;j33;j+) ; /*函数功能：延时若干毫秒入口参数：n*/ void delaynms(uchar n) uchar i;for(i=0;in;i+) delay1ms(); /*函数功能：判断液晶模块的忙碌状态返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙*/bit BusyTest(void) bit result;RS=0; /根据规定，RS为低电平，RW为高电平时，可以读状态 RW=1; E=1; /E=1，才允许读写 _nop_(); /空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间 result=BF; /将忙碌标志电平赋给result E=0; /将E恢复低电平 return result; /*函数功能：将模式设置指令或显示地址写入液晶模块入口参数：dictate*/void WriteInstruction (uchar dictate) while(BusyTest()=1); /如果忙就等待 RS=0; /根据规定，RS和R/W同时为低电平时，可以写入指令 RW=0; E=0; /E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲， / 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置0 _nop_(); _nop_(); /空操作两个机器周期，给硬件反应时间 P0=dictate; /将数据送入P0口，即写入指令或地址 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=1; /E置高电平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=0; /当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令 /*函数功能：指定字符显示的实际地址入口参数：x*/ void WriteAddress(uchar x) WriteInstruction(x|0x80); /显示位置的确定方法规定为80H+地址码x /*函数功能：将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块入口参数：y(为字符常量)*/ void WriteData(uchar y) while(BusyTest()=1); RS=1; /RS为高电平，RW为低电平时，可以写入数据 RW=0; E=0; /E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲， / 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置0 P0=y; /将数据送入P0口，即将数据写入液晶模块 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=1; /E置高电平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=0; /当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令 /*函数功能：对LCD的显示模式进行初始化设置*/void LcdInitiate(void) delaynms(15); /延时15ms，首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间 WriteInstruction(0x38); /显示模式设置：162显示，57点阵，8位数据接口delaynms(5); /延时5ms，给硬件一点反应时间 WriteInstruction(0x38);delaynms(5); /延时5ms，给硬件一点反应时间WriteInstruction(0x38); /连续三次，确保初始化成功delaynms(5); /延时5ms，给硬件一点反应时间WriteInstruction(0x0c); /显示模式设置：显示开，无光标，光标不闪烁delaynms(5); /延时5ms，给硬件一点反应时间WriteInstruction(0x06); /显示模式设置：光标右移，字符不移delaynms(5); /延时5ms，给硬件一点反应时间WriteInstruction(0x01); /清屏幕指令，将以前的显示内容清除delaynms(5); /延时5ms，给硬件一点反应时间 /*以下是DS18B20的操作程序 */ sbit DQ=P33;uchar time; /设置全局变量，专门用于严格延时/*函数功能：将DS18B20传感器初始化，读取应答信号出口参数：flag 为0成功复位，为1初始化失败*/bit Init_DS18B20(void) bit flag; /储存DS18B20是否存在的标志，flag=0，表示存在；flag=1，表示不存在 DQ = 1; /先将数据线拉高 for(time=0;time2;time+) /略微延时约6微秒 ; DQ = 0; /再将数据线从高拉低，要求保持480960us for(time=0;time200;time+) /略微延时约600微秒 ; /以向DS18B20发出一持续480960us的低电平复位脉冲 DQ = 1; /释放数据线（将数据线拉高） for(time=0;time10;time+) ; /延时约30us（释放总线后需等待1560us让DS18B20输出存在脉冲） flag=DQ; /让单片机检测是否输出了存在脉冲（DQ=0表示存在） for(time=0;time200;time+) /延时足够长时间，等待存在脉冲输出完毕 ; return (flag);/返回检测成功标志，检测到0复位成功/*函数功能：从DS18B20读取一个字节数据出口参数：dat*/ uchar ReadOneChar(void) uchar i=0;uchar dat; /储存读出的一个字节数据for (i=0;i=1; _nop_(); /等待一个机器周期 DQ = 1; /将数据线人为拉高,为单片机检测DS18B20的输出电平作准备 for(time=0;time2;time+) ; /延时约6us，使主机在15us内采样 if(DQ=1) dat|=0x80; /如果读到的数据是1，则将1存入datelsedat|=0x00;/如果读到的数据是0，则将0存入dat /将单片机检测到的电平信号DQ存入ri for(time=0;time8;time+) ; /延时3us,两个读时序之间必须有大于1us的恢复期 return(dat); /返回读出的十进制数据/*函数功能：向DS18B20写入一个字节数据入口参数：dat*/ WriteOneChar(uchar dat)uchar i=0;for (i=0; i8; i+) DQ =1; / 先将数据线拉高 _nop_(); /等待一个机器周期 DQ=0; /将数据线从高拉低时即启动写时序 DQ=dat&0x01; /利用与运算取出要写的某位二进制数据, /并将其送到数据线上等待DS18B20采样 for(time=0;time10;time+) ; /延时约30us，DS18B20在拉低后的约1560us期间从数据线上采样 DQ=1; /释放数据线 for(time=0;time=1; /将dat中的各二进制位数据右移1位 for(time=0;time4;time+) ; /稍作延时,给硬件一点反应时间/*以下是与温度有关的显示设置 */ /*函数功能：显示没有检测到DS18B20*/ void display_error() uchar i; WriteAddress(0x00); /写显示地址，将在第1行第1列开始显示 i = 0; /从第一个字符开始显示while(Errori != 0) /只要没有写到结束标志，就继续写WriteData(Errori); /将字符常量写入LCDi+; /指向下一个字符delaynms(100); /延时100ms较长时间，以看清关于显示的说明while(1) /进入死循环，等待查明原因 ;/*函数功能：显示说明信息Test by DS18B20*/ void display_explain() uchar i; WriteAddress(0x00); /写显示地址，将在第1行第1列开始显示 i = 0; /从第一个字符开始显示while(Stri != 0) /只要没有写到结束标志，就继续写WriteData(Stri); /将字符常量写入LCDi+; /指向下一个字符delaynms(100); /延时100ms较长时间，以看清关于显示的说明/*函数功能：显示温度符号temp*/ void display_symbol() uchar i; WriteAddress(0x40); /写显示地址，将在第2行第1列开始显示 i = 0; /从第一个字符开始显示while(Tempi != 0) /只要没有写到结束标志，就继续写WriteData(Tempi); /将字符常量写入LCDi+; /指向下一个字符delaynms(50); /延时1ms给硬件一点反应时间/*函数功能：显示温度的小数点*/ void display_dot() WriteAddress(0x49); /写显示地址，将在第2行第10列开始显示 WriteData(.); /将小数点的字符常量写入LCD delaynms(50); /延时1ms给硬件一点反应时间/*函数功能：显示温度的单位(Cent)*/ void display_cent(void) uchar i; WriteAddress(0x4c); /写显示地址，将在第2行第13列开始显示 i = 0; /从第一个字符开始显示 while(Centi != 0) /只要没有写到结束标志，就继续写WriteData(Centi); /将字符常量写入LCDi+; /指向下一个字符delaynms(50); /延时1ms给硬件一点反应时间/*函数功能：显示温度的整数部分入口参数：x*/ void display_temp1(uchar x) uchar j,k,l; /j,k,l分别储存温度的百位、十位和个位j=x/100; /取百位k=(x%100)/10; /取十位l=x%10; /取个位 WriteAddress(0x46); /写显示地址,将在第2行第7列开始显示WriteData(digitj); /将百位数字的字符常量写入LCDWriteData(digitk); /将十位数字的字符常量写入LCDWriteData(digitl); /将个位数字的字符常量写入LCDdelaynms(50); /延时1ms给硬件一点反应时间 /*函数功能：显示温度的小数数部分入口参数：x*/ void display_temp2(uchar x) WriteAddress(0x4a); /写显示地址,将在第2行第11列开始显示WriteData(digitx); /将小数部分的第一位数字字符常量写入LCDdelaynms(50); /延时1ms给硬件一点反应时间/*函数功能：做好读温度的准备*/ void ReadyReadTemp() Init_DS18B20(); /将DS18B20初始化WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换 for(time=0;time100;time+) ; /温度转换需要一点时间Init_DS18B20(); /将DS18B20初始化WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器,前两个分别是温度的低位和高位/*函数功能：读温度前的复位操作*/ void pretest()if(Init_DS18B20()=1)/返回值为1复位失败 display_error();display_explain(); /第一行显示Test by DS18B20 display_symbol(); /显示温度说明 第二行显示temp: display_dot(); /显示温度的小数点 display_cent(); /显示温度的单位/*函数功能：读温度并显示*/ void tempdisplay()ReadyReadTemp(); /读温度准备 TL=ReadOneChar(); /先读的是温度值低位TH=ReadOneChar(); /接着读的是温度值高位TN=TH*16+TL/16; /实际温度值=(TH*256+TL)/16,即：TH*16+TL/16 /这样得出的是温度的整数部分,小数部分被丢弃了 TD=(TL%16)*10/16; /计算温度的小数部分,将余数乘以10再除以16取整， /这样得到的是温度小数部分的第一位数字(保留1位小数) display_temp1(TN); /显示温度的整数部分 display_temp2(TD); /显示温度的小数部分 delaynms(10); /*函数功能：主函数*/ void main(void) Init_DS18B20(); LcdInitiate(); /将液晶初始化 delaynms(5); /延时5ms给硬件一点反应时间 pretest(); while(1) /不断检测并显示温度 tempdisplay(); DS18B20数字温度传感器 DS18B20的初始化（1） 先将数据线置高电平“1”。（2） 延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）（3） 数据线拉到低电平“0”。（4） 延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）。（5） 数据线拉到高电平“1”。（6） 延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）。（7） 若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒。（8） 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。板外的第一个扩展DS18B20温度测量（1）理论知识DS18B20与前产品DS1820的不同：DS18B20继承了DS1820的全部优点，并做了如下改进 1.供电范围扩大为3.0-5.5V。2.温度分辨力可编程。3.转换速率有很大提高.4.内部存储器映射关系发生变化。5.具有电源反接保护电路。5.体积减小一半。 对我们使用来说最大的不同就是DS18B20可以程序设定912位的分辨率数字值，而DS1820为固定的9位数字值，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。电路的接法：DS18B20说明书上介绍了几种电路的接法，但我这里就说最常用的一种接法见图：先介绍一下DS18B20内部的结构：常规的内部逻辑图我就不说了，只说说跟我们使用直接相关的内容。DS18B20的内部存储资源分为8个字节的ROM、9个字节的RAM、3个字节的EEPROM如下图：一、ROM：在DS18B20内部光刻了一个长度为64bit的ROM，这个编码是器件的身份识别标志。如下图：64位光刻ROM的排列是：开始（最低）8位是产品类型标号，对于DS18B20来说就是（28H），接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。二、RAM：高速暂存存储器(RAM)由9个字节组成，包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是温度高限TH、温度低限TL暂存区，第五个字节是配置寄存器暂存区，第6、7、8字节是系统保留用，就相当于DS18B20的运算内存，第九个字节是冗余检验字节。其分配如下表所示。、第0和第1字节：当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。看下图例如+125的数字输出为07D0H，十进制是2000，乘以0.0625就等于125。同样+25.0625的数字输出为0191H，十进制为401，乘以0.0625就得出25.0625了。-55的数字输出为FC90H，因为符号位为1，先将1111110010010000取反，得1101101111，再加一得1101110000，十进制为880，乘以0.0625就得55，为负值，即55。第2第3字节：RAM的第2、3、4字节和EEPROM的三个字节是对应的，内容是相同的，只是RAM因为是暂存器，失电后数据就丢失了。而EEPROM是电擦除只读存储器，失电后数据不会丢失。在工作时得到复位命令后就从EEPROM复制一份数据到RAM的第2、3、4字节内，作为我们进行报警搜索、改写报警值和改写器件设置用，我们从外部只能对RAM进行操作，EEPROM只能从RAM复制而得到要保存的数据。第2字节为报警值高限TH，第3字节为报警值低限。DS18B20完成一次温度转换后，就拿温度值和存储在TH和TL中的值进行比较，因为这些寄存器是8位的，所以小数位被忽略不计。TH或TL的最高有效位直接对应16位温度寄存器的符号位。如果测得的温度高于TH或低于TL，器件内部就会置位一个报警标识。每进行一次测温就对这个标识进行一次更新。当报警标识置位时，DS18B20会对报警搜索命令有反应。这样就允许许多DS18B20并联在一起同时测温，如果某个地方温度超过了限定值。报警的器件就会被立即识别出来并读取。而不用读未报警的器件。第4字节 配置寄存器：第4字节的配置寄存器是用来设置DS18B20的工作模式和测量精度的，其内容如下图：低五位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下图所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）我们使用时可以跟据实际需要通过修改RAM第4字节的R0和R1的值来DS18B20的温度测量精度。需要保存这种设置时，还要用一条复制命令将RAM内的数据复制到EEPROM内。第5、6、7、8字节：前面我们已经说过。RAM的第5、6、7字节是器件的保留字节，就相当于器件内部转换运算时所用的内存。第8字节是循环冗余校验字节。它是前面8个字节的CRC值。起着对前面字节的校验作用。三、EEPROM：EEPROM只有三个字节，和RAM的第2、3、4字节的内容相对应，它的作用就是存储RAM第2、3、4字节的内容，以使这些数据在掉电后不丢失。可能通过几条命令将RAM的该3个字节内容复制到EEPROM或从EEPROM将该3个字节内容复制到RAM的第2、3、4字节去。因为我们从外部想改写报警值和器件的设置都是只对RAM进行操作的。要保存这些设置后的数据就还要用相应的命令将RAM的数据复制到EEPROM去。好了，下面说说对DS18B20的操作都有哪些命令：对DS18B20的操作分为对ROM的操作和对RAM的操作。列表见下图：实际操作的具体实现：DS18B20是单总线器件，通讯协议包括几种单线信号类型：复位脉冲、存在脉冲、写0、写1、读0、读1。所有这些信号，除存在脉冲外，其余都是由总线控制器（单片机）发出的。根据DS18B20的通讯协议，主机（单片机）控制DS18B20完成一次操作经过三个步骤：要对DS18B20进行复位操作，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。对DS18B20复位操作：主机（单片机）和DS18B20间的任何通讯都需要以初始化序列开始，初始化序列就是主机发出一个复位脉冲跟着检测一个DS18B20的存在脉冲，表明DS18B20已经准备好发送和接收数据。初始化序列见下图：主机首先发出一个480960微秒的低电平脉冲，然后释放总线变为高电平，并在随后的480微秒时间内对总线进行检测，如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。做为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480960微秒的低电平出现，如果有，在总线转为高电平后等待1560微秒后将总线电平拉低60240微秒做出响应存在脉冲，告诉主机本器件已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。对DS18B20的写和读操作：接下来就是主机发出各种操作命令，但各种操作命令都是向DS18B20写0和写1组成的命令字节，接收数据时也是从DS18B20读取0或1的过程。因此首先要搞清主机是如何进行写0、写1、读0和读1的。写周期最少为60微秒，最长不超过120微秒。写周期一开始做为主机先把总线拉低1微秒表示写周期开始。随后若主机想写0，则继续拉低电平最少60微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平。若主机想写1，在一开始拉低总线电平1微秒后就释放总线为高电平，一直到写周期结束。而做为从机的DS18B20则在检测到总线被拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样，在采样期内总线为高电平则为1，若采样期内总线为低电平则为0。对于读数据操作时序也分为读0时序和读1时序两个过程。读时隙是从主机把单总线拉低之后，在1微秒之后就得释