ds18b20温度传感器原理.doc

湿度传感器的分类湿度传感器分类按工作原理： 电阻型-根据相对湿度的变化，产生相应的改变阻值典型产品HS1101电容性- 根据相对湿度的变化，产生相应的改变容值典型产品C5-M3按输出方式：元件类- 输出电阻或者电容信号，线性不太好，需要做后期处理，放大电路才能使用，例如HS1101,C5-M3,VH-01,CL-H003等等模块类-输出线性的电压或频率信号，一般是5VDC供电。例如HF3226,HM1500,HIH4000,RHU223,RHU222,VHM-10等等。变送器-带外壳，1230VDC供电，线性输出05/10VDC,420mARS485，一般都是温湿度一体的，例如VHT-1,VHT-2系列，可直接用于工程安装现场。DS18B20数字温度计使用DS18B20数字温度计使用1DS18B20基本知识 DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 1、DS18B20产品的特点 （1）、只要求一个端口即可实现通信。 （2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （4）、测量温度范围在55。C到125。C之间。 （5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 （6）、内部有温度上、下限告警设置。 2、DS18B20的引脚介绍 TO92封装的DS18B20的引脚排列见图1，其引脚功能描述见表1。 （底视图）图1 表1DS18B20详细引脚功能描述 序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。3 DS18B20的使用方法 由于DS18B20采用的是1Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。 由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 DS18B20的复位时序 DS18B20的读时序 对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。 对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。 DS18B20的写时序 对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。 对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。 4 实验任务 用一片DS18B20构成测温系统，测量的温度精度达到0.1度，测量的温度的范围在20度到100度之间，用8位数码管显示出来。 5 电路原理图 6 系统板上硬件连线 （1） 把“单片机系统”区域中的P0.0P0.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端子上。 （2） 把“单片机系统”区域中的P2.0P2.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。 （3） 把DS18B20芯片插入“四路单总线”区域中的任一个插座中，注意电源与地信号不要接反。 （4） 把“四路单总线”区域中的对应的DQ端子连接到“单片机系统”区域中的P3.7/RD端子上。 7 C语言源程序#include#includeunsigned char code displaybit=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;unsigned char code displaycode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00,0x40;unsigned char code dotcode32=0,3,6,9,12,16,19,22,25,28,31,34,38,41,44,48,50,53,56,59,63,66,69,72,75,78,81,84,88,91,94,97;unsigned char displaycount;unsigned char displaybuf8=16,16,16,16,16,16,16,16;unsigned char timecount;unsigned char readdata8; sbit DQ=P37;bit sflag;bit resetpulse(void)unsigned char i;DQ=0;for(i=255;i0;i-);DQ=1;for(i=60;i0;i-);return(DQ);for(i=200;i0;i-);void writecommandtods18b20(unsigned char command)unsigned char i;unsigned char j;for(i=0;i0;j-);DQ=1;elseDQ=0;for(j=2;j0;j-);DQ=1;for(j=33;j0;j-);command=_cror_(command,1);unsigned char readdatafromds18b20(void)unsigned char i;unsigned char j;unsigned char temp;temp=0;for(i=0;i0;j-);if(DQ=1)temp=temp | 0x80;elsetemp=temp | 0x00;for(j=200;j0;j-);return(temp);void main(void)TMOD=0x01;TH0=(65536-4000)/256;TL0=(65536-4000)%256;ET0=1;EA=1;while(resetpulse();writecommandtods18b20(0xcc);writecommandtods18b20(0x44);TR0=1;while(1);void t0(void) interrupt 1 using 0unsigned char x;unsigned int result;TH0=(65536-4000)/256;TL0=(65536-4000)%256;if(displaycount=2)P0=displaycodedisplaybufdisplaycount | 0x80;elseP0=displaycodedisplaybufdisplaycount;P2=displaybitdisplaycount;displaycount+;if(displaycount=8)displaycount=0;timecount+;if(timecount=150)timecount=0;while(resetpulse();writecommandtods18b20(0xcc);writecommandtods18b20(0xbe);readdata0=readdatafromds18b20();readdata1=readdatafromds18b20();for(x=0;x255)readdata1+;readdata1=readdata14;x=x & 0x0f;readdata1=readdata1 | x;x=2;result=readdata1;while(result/10)displaybufx=result%10;result=result/10;x+;displaybufx=result;if(sflag=1)displaybufx+1=17;x=readdata0 & 0x0f;x=x1;displaybuf0=(dotcodex)%10;displaybuf1=(dotcodex)/10;while(resetpulse();writecommandtods18b20(0xcc);writecommandtods18b20(0x44);数字温度传感器DS18B20的原理与应用 1引言DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式；温度测量范围为55125,可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。2DS18B20的内部结构DS18B20内部结构如图1所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地，见图4）。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8X5X41）。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。 图1DS18B20的内部结构图2DS18B20的管脚排列（a）初始化时序（b）写时序（c）读时序图3DS18B20的工作时序图DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。例如125的数字输出为07D0H，25.0625的数字输出为0191H，25.0625的数字输出为FF6FH，55的数字输出为FC90H。2322212021222324温度值低字节MSBLSBSSSSS222524温度值高字节高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成，使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。其中配置寄存器的格式如下：0R1R011111MSBLSBR1、R0决定温度转换的精度位数：R1R0=“00”，9位精度，最大转换时间为93.75ms；R1R0=“01”，10位精度，最大转换时间为187.5ms；R1R0=“10”，11位精度，最大转换时间为375ms；R1R0=“11”，12位精度，最大转换时间为750ms；未编程时默认为12位精度。高速暂存器是一个9字节的存储器。开始两个字节包含被测温度的数字量信息；第3、4、5字节分别是TH、TL、配置寄存器的临时拷贝，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个字节的CRC码，可用来保证通信正确。3DS18B20的工作时序DS18B20的一线工作协议流程是：初始化ROM操作指令存储器操作指令数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，如图3（a）（b）（c）所示。4DS18B20与单片机的典型接口设计图4以MCS51系列单片机为例，画出了DS18B20与微处理器的典型连接。图4（a）中DS18B20采用寄生电源方式，其VDD和GND端均接地，图4（b）中DS18B20采用外接电源方式，其VDD端用3V5.5V电源供电。假设单片机系统所用的晶振频率为12MHz，根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写了3个子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写（命令或数据）子程序，READ为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始。DATEQUP1.0INIT:CLREAINI10:SETBDATMOVR2,200a）寄生电源工作方式（b）外接电源工作方式图4DS18B20与微处理器的典型连接图INI11:CLRDATDJNZR2,INI11；主机发复位脉冲持续3s200=600sSETBDAT；主机释放总线，口线改为输入MOVR2,30IN12:DJNZR2,INI12；DS18B20等待2s30=60sCLRCORLC,DAT；DS18B20数据线变低（存在脉冲）吗？JCINI10；DS18B20未准备好，重新初始化MOVR6,80INI13:ORLC,DATJCINI14；DS18B20数据线变高，初始化成功DJNZR6,INI13；数据线低电平可持续3s80=240sSJMPINI10；初始化失败，重来INI14:MOVR2,240IN15:DJNZR2,INI15；DS18B20应答最少2s240=480sRET；WRITE:CLREAMOVR3,8；循环8次，写一个字节WR11:SETBDATMOVR4,8RRCA；写入位从A中移到CYCLRDATWR12:DJNZR4,WR12；等待16sMOVDAT,C；命令字按位依次送给DS18B20MOVR4,20WR13:DJNZR4,WR13；保证写过程持续60sDJNZR3,WR11；未送完一个字节继续SETBDATRET；READ:CLREAMOVR6,8；循环8次，读一个字节RD11:CLRDATMOVR4,4NOP；低电平持续2sSETBDAT；口线设为输入RD12:DJNZR4,RD12；等待8sMOVC,DAT；主机按位依次读入DS18B20的数据RRCA；读取的数据移入AMOVR5,30RD13:DJNZR5,RD13；保证读过