基于DS18B20在单片机AT89S52上实现的数字式温度计.doc

基于DS18B20在单片机AT89S52上实现的数字式温度计功能要求数字式温度计要求测温范围为-50110，精度误差在0.1以内，LED数码管直读显示并通口串口发送到PC机上显示方案论述 在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。 本数字温度设计采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55125，最大分辩率可达0.0625。DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用1-wire与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。系统硬件电路的设计温度计电路设计原理图如下图所示，控制器使用单片机AT89S52，温度传感器使用DS18B20，用4位共阴LED数码管以动态扫描法实现温度显示基于DS18B20在单片机AT89S52上实现的数字式温度计温度传感器工作原理 DS18B20功能特点1采用单总线技术，与单片机通信只需要一根I/O线，在一根线上可以挂接多个DS18B20。2每只DS18B20具有一个独有的，不可修改的64位序列号，根据序列号访问地应的器件。3低压供电，电源范围从35V，可以本地供电，也可以直接从数据线上窃取电源（寄生电源方式）。4测温范围为-55+125,在-1085范围内误差为0.5。5可编辑数据为912位，转换12位温度时间为750ms（最大）6用户可自设定报警上下限温度7报警搜索命令可识别和寻址哪个器件的温度超出预定值。8DS18B20的分辩率由用户通过EEPROM设置为912位9DS18B20可将检测到温度值直接转化为数字量，并通过串行通信的方式与主控制器进行数据通信。DS18B20内部结构及功能DS18B20的内部结构如下图所示，主要包括：寄生电源，温度传感器，64位ROM和单总线接口，存放中间数据的高速暂存器RAM，用于存储用户设定温度上下限值的TH和TL触发器，存储与控制逻辑，8位循环冗余校验码（CRC）发生器等7部分温度和数字量的关系ROM操作命令指令说明读ROM命令（33H）读18B20的序行号搜索ROM命令（F0H）识别总线上各器件的编码匹配ROM命令（55H）用于多个DS18B20的定位跳过ROM命令（CCH）此命令执行后，存储器操作将针对总线上的所有操作报警搜索ROM命令（ECH）仅温度超限的器件对此命令做出响应RAM操作命令指令说明温度转换（44H）启动温度转换读暂存器（BEH）读全部暂存器内容，包括CRC字节写暂存器（4EH）写暂存器第2,3和4个字节的数据复制暂存器（48EH）将暂存器中的TH，TL和配置寄存器内容复制到EEPROM中读EEPROM（B8H）将TH，TL和配置寄存器内容从EEPROM中回读至暂存器字节ROMRAM0产品代号温度低8位148位器件序列号温度高8位2TH3TL4配置寄存器5保留6保留7CRC保留8CRC温度配置寄存器的格式如下0R1R211111分辩率设置如表R1R2分辩率设置/位测温精度/C转换时间/ms0090.593.7501100.25187.510110.1253751112（默认）0.0625750DS18B20的通信协议DS18B20器件要求采用严格的通信协议，以保证数据的完整性。该协议定义了几种信号类型：复位脉冲，应答脉冲时隙；写0，写1时隙；读0，读1时隙。与DS18B20的通信，是通过操作时隙完成单总线上的数据传输。发送所有的命令和数据时，都是字节的低位在前，高位在后。1 复位和应答脉冲时隙每个通信周期起始于微控制器发出的复位脉冲，其后紧跟DS18B20发出的应答脉冲，在写时隙期间，主机向DS18B20器件写入数据，而在读时隙期间，主机读入来自DS18B20的数据。在每一个时隙，总线只能传输一位数据。2 写时隙当主机将单总线DQ从逻辑高拉为逻辑低时，即启动一个写时隙，所有的写时隙必须在60120us完成，且在每个循环之间至少需要1us的恢复时间。写0和写1时隙如图所示。在写0时隙期间，微控制器在整个时隙中将总线拉低；而写1时隙期间，微控制器将总线拉低，然后在时隙起始后15us之释放总线。3 读时隙 DS18B20器件仅在主机发出读时隙时，才向主机传输数据。所以在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时隙，以便DS18B20能够传输数据。所有的读时隙至少需要60us，且在两次独立的读时隙之间，至少需要1us的恢复时间。每个读时隙都由主机发起，至少拉低总线1us。在主机发起读时隙之后，DS18B20器件才开始在总线上发送0或1，若DS18B20发送1，则保持总线为高电平。若发送为0，则拉低总线当发送0时，DS18B20在该时隙结束后，释放总线，由上拉电阻将总线拉回至高电平状态。DS18B20发出的数据，在起始时隙之后保持有效时间为15us。因而主机在读时隙期间，必须释放总线。并且在时隙起始后的15us之内采样总线的状态。 单片机程序设计 DOUT BIT P1.7 ;定义P1.7为与DS18B20的通信口 ORG 0000H MOV TMOD,#20H ;定时器T1工作于方式2 MOV TH1,#0E6H ;传输速率为1200波特 MOV TL1,#0E6H SETB TR1 ;启动定时器T1 MOV SCON,#40H ;串行口工作于方式1 MOV R0,#38H ;将温度的最高位符号位放入Ro寄存器MAIN: LCALL RESET ;调用复用子程序 MOV A,#0CCH ;写跳过ROM命令 LCALL WRITE ;调用写子程序 MOV A,#44H ;启动温度转换 LCALL WRITE LCALL RESET ;调用复用子程序 MOV A,#0CCH ;写跳过ROM命令 LCALL WRITE MOV A,#0BEH ;发读存储器命令 LCALL WRITE LCALL READ ;调用读子程序 MOV 32H,3DH ;温度值存储在32H,33H单元 LCALL READ MOV 33H,3DH LCALL CONVERT ;温度转换子程序 LCALL DISPLAY ;调用显示子程序 LCALL SEND ;把温度发送到PC SJMP MAINRESET: CLR DOUT MOV R2,#200NE1: NOP DJNZ R2,NE1 SETB DOUT MOV R2,#30 DJNZ R2,$ ;控制适当的延时 CLR C MOV C,DOUT JC NE3 MOV R6,#80NE5: MOV C,DOUT JC NE3 DJNZ R6,NE5 SJMP RESETNE3: MOV R2,#250 DJNZ R2,$ ;控制适当的延时 RETWRITE: MOV R3,#8 ;定义循环次数WR1: SETB DOUT MOV R4,#8 RRC A ;把对DS18B20操作的命令一位一位的从A移到CY位中 CLR DOUT DJNZ R4,$ ;控制适当的延时 MOV DOUT,C ;把CY位中的命令通过P1.7口发给DS18B20 MOV R4,#20 DJNZ R4,$ ;控制适当的延时 DJNZ R3,WR1 ;循环八次 SETB DOUT RETREAD: MOV R6,#8 ;定义循环次数RE1: CLR DOUT MOV R4,#6 SETB DOUT DJNZ R4,$ ;控制适当的延时 MOV C,DOUT ;把从P1.7的数读到CY位中 RRC A ;把数据一位一位从CY位移到A中 MOV R5,#30 DJNZ R5,$ ;控制适当的延时 DJNZ R6,RE1 ;循环八次 MOV 3DH,A ;把读到的数据从A中放在3DH中 SETB DOUT RETCONVERT: MOV A,33H ADD A,#00H DA A MOV 33H,A ANL A,#0F0H SWAP A MOV 38H,A ;33H高4位 MOV A,33H ANL A,#0FH MOV 37H,A ;33H低4位 MOV A,32H ADD A,#00HDA A MOV 32H,A ANL A,#0F0H SWAP A MOV 36H,A ;32H高4位 MOV A,32H ANL A,#0FH MOV 35H,A ;32H低4位 RETDISPLAY: MOV B,#10H ;数码管位选信号起始的位 MOV A,35H ;显示温度的小数位 LCALL REVEAL LCALL DELAY MOV A,36H ;显示温度整数位的低位 LCALL REVEAL LCALL DELAY MOV A,37H ;显示温度整数位的高位 LCALL REVEAL LCALL DELAY MOV A,38H ;显示温度的符号位 LCALL REVEAL LCALL DELAY RETREVEAL: MOV DPTR,#TAB ;查表字形码 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A ;P2口段选 MOV A,B ;循环右移数码管位选信号 RR A MOV B,A MOV P1,A ;P1口位选 RETDELAY: MOV R6,#70D2:MOV R7,#10D1:NOP NOP NOP DJNZ R7,D1 DJNZ R6,D2 RETSEND: MOV A,R0 ;将存放温度的起始位放入A中 MOV DPTR,#TAB2 ;从表中查找温度对应的ASCII码 MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A ;将温度发送到发送缓冲区SBUF JNB TI,$ ;一帧未发完继续查询 CLR TI ;一帧发完了就清发送中断标志位为0 DEC R0 ;将R0的地址减一以读取下一位的温度值 CJNE R0,#34H,J1 ;温度未发完则继续发，直到把温度的四位值全部发完 MOV R0,#38H ;修改R0的起始地址为存放温度的首地址 RETJ1:SJMP SENDTAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79HTAB2:DB 30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H ;09的ASCII码表 ENDPC程序设计 stack segment stack stack dw 32 dup(?) stack ends data segment data ends code segment begin proc far assume ss:stack,cs:code,ds:data push ds mov ax,0 push ax mov ax,data mov ds,axMAIN: MOV DX,3FBH ;操作对象为线路控制寄存器LCR MOV AL,80H ;通过给DLAB置1选波特率除数锁存器 OUT DX,AL MOV DX,3F8H ;操作对象为波特率除数锁存器的低8位 MOV AL,60H ;波特率为1200 OUT DX,AL MOV DX,3F9H ;操作对象为波特率除数锁存器的高8位 MOV AL,00H OUT DX,AL MOV DX,3FBH ;每帧8位，1个停止位，无校验位 MOV AL,03H OUT DX,AL MOV DX,3FCH ;Moderm控制寄存器LCR MOV AL,03H OUT DX,AL MOV DX,3F8H ;接收缓冲区RDR IN AL,DXAGAIN: MOV CX,4 ;循环输出四次后会回车换行再输出REC: MOV DX,3FDH ;传输线状态寄存器LSRWAIT: IN AL,DX TEST AL,01H ;检测接收数据准备好了没有 JZ WAIT ;为0表示接收数据未准备好则等