DS18B20与多功能电子钟.ppt

AVR单片机软硬件设计教程 入门篇 学单片机就要学AVR 主讲 尹延辉策划 张勇学习板 LT Mini M16力天电子版权所有技术交流QQ群 316463462008年9月 第十二讲项目实例 多功能电子钟 本讲内容 项目设计要求项目规划DS18B20的使用方法程序流程 项目设计要求 设计要求 设计制作一个多功能电子钟 具备年月日时分秒显示功能 掉电后时钟信息不会丢失 具备显示当前环境温度功能 显示器可以在字符液晶与数码管之间切换选择 电子钟通过USART与PC机通讯 通过串口调试助手设置时间 通过四个按键切换显示模式与数码管显示内容 具有数字电压表功能 能够测量0 2 5V范围内的电压并在字符型液晶上显示 采用AVR单片机ATmega16 项目规划 时钟功能的实现 AVR单片机自带RTC功能 但C语言实现日历功能比较复杂 且ATmega16的功耗不够低 ATmega48V是典型的低功耗AVR 而时钟芯片DS1302掉电功耗很低 操作方便 因此时钟功能选择DS1302 备份电池实现 字符液晶的选择 选择最常用的字符型液晶1602 上位机通讯 采用TTL 232电平转换芯片MAX232A DB9接口 温度测量功能 采用常用的温度测量芯片DS18B20电压表功能 片上自带的10位ADC 片内2 56V参考电压源 测量电压直接输入 DS18B20简介 DS18B20简介美国美信 Maxim 公司生产的单线数字温度传感器DS1820 可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理 DS18B20的主要特性适应电压范围更宽 电压范围 3 0 5 5V 在寄生电源方式下可由数据线供电独特的单线接口方式 DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯支持多点组网功能 多个DS18B20可以并联在唯一的三线上 实现组网多点测温在使用中不需要任何外围元件 全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内温范围 55 125 在 10 85 时精度为 0 5 可编程的分辨率为9 12位 对应的可分辨温度分别为0 5 0 25 0 125 和0 0625 可实现高精度测温在9位分辨率时最多在93 75ms内把温度转换为数字 12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字 速度更快测量结果直接输出数字温度信号 以 一线总线 串行传送给CPU 同时可传送CRC校验码 具有极强的抗干扰纠错能力负压特性 电源极性接反时 芯片不会因发热而烧毁 但不能正常工作 DS18B20内部结构 DS18B20内部结构主要由四部分组成 64位光刻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内部结构主要由四部分组成 64位光刻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 4个主要的数据部件光刻ROM与存储器 光刻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 64位光刻ROM的排列是 开始8位 28H 是产品类型标号 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 4个主要的数据部件温度传感器 可完成对温度的测量 以12位转化为例 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 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 4个主要的数据部件存储器 DS18B20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPROM 后者存放高温度和低温度触发器TH TL和结构寄存器 高速暂存存储器高速暂存存储器由9个字节组成 其分配如右表所示 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 数据格式如表1所示 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 表2是对应的一部分温度值 第九个字节是冗余检验字节 4个主要的数据部件配置寄存器 配置寄存器该字节各位的意义如右表 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 如右表所示 DS18B20出厂时被设置为12位 操作步骤 根据DS18B20的通讯协议 主机 单片机 控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤 每一次读写之前都要对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