基于ATmega单片机的DS18B20温度采集系统.doc

实用技术基于ATmega单片机的DS18B20温度采集系统摘要：本文提出利用ATmega单片机控制DS18B20工作对实时的温度进行采集并显示，介绍DS18B20温度传感器的工作原理以及AVR单片机如何对该传感器进行控制。由于该系统对环境温度能够实时显示，所以该系统有一定的推广价值。关键词：AVR单片机 DS18B20 温度传感器 1 前言 在工农业生产中，温度是重要的物理量之一， DS18B20作为新一代的数字式传感器可以直接把温度转化为相应的数字量，这种测温方式可靠方便，ATmega单片机在速度和效率方面要好于PIC及8051单片机，这款单片机在海尔等公司得到了广泛的应用。该测温方式外围线路少、可靠性高、性价比好。2 DS18B20的工作原理DS18B20支持“一线总线”接口，在一定程度上提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费产品等。DS18B20可以程序设定为9-12位的分辨率，精度为0.5 0C。其具体工作时序图如下：图1 DS18B20的初始化时序图对于DS18B20操作时首先应将它复位。将DQ线拉低480至960s，再将数据线拉高15至60s，然后，DS18B20发出60至240s的低电平信号（存在脉冲），这时主机才能对它进行其它操作。具体时序图如图1所示。图2 DS18B20读“1”时序图区读操作：主机将数据线从高电平拉至低电平1s以上，再使数据线升为高电平，从而产生读起始信号。从主机将数据线从高电平拉至低电平起15s至60s，主机读取数据。在读时间间隙的结尾，数据线引脚被外部上拉电阻拉到高电平。所有读时间隙必须最少60s，包括两个读周期间者至少1s的恢复时间。具体时序图如图2所示。图3 DS18B20写“1”时序图 写操作：当主机将数据线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。有两种写时间隙：写1时间隙和写0时间隙。数据线电平变低后，DS18B20在15s到60s这段时间内对数据线进行检测，如数据线为高电平则写1；若为低电平，则写0，完成了一个写周期。时间写周期间至少有1s的恢复时间，所有的写间隙必须至少持续60s。具体时序图如图3所示。3 温度采集系统的硬件设计 该系统主要有两部分组成，一部分是温度采集部分，一部分是温度显示部分。均采用LED显示。DS18B20数据线接AVR单片机的PB7，数据线和Vcc间接一4.7k上拉电阻。显示部分用了AVR单片机的三个I/O口，分别PB0、PB1、PB2。在单片机与LED显示管之间有两片74LS595移位寄存器，一片控制位码操作，一片控制段码操作。寄存器的特点是能使采集到的温度能够串行输入，并行输出。先移位后通过同步时钟锁存。具体的硬件结构框图如图4。按键控制电路Atmega16单片机温度采集显示报警 图4 系统的硬件总体框图3 温度采集系统的软件部分系统的主程序如图5所示。图5 系统主程序流程图软件系统的主程序：void main(void) /主函数 uint i; OSCCAL=0Xa2;/系统时钟校准，不同的芯片和不同的频率 io_init();/mega8初始化 convert1_1820();/温度转换(1850us-754次) led_row1=count*10;/转换结果(扩大100倍) led_assign();/数据分配 for(i=0;i200;i+)led_list1(); /温度显示 部分子程序：void init_1820() PORTB|=(17); PORTB&=(17); delay(300); /480us以上 (仿真时可以200) PORTB|=(17); DDRB&=(17); delay(15); /1560us (仿真时不得少于13) DDRB|=(17); PORTB|=(17); delay(40); /60240us write_1820(uchar x) uchar m; for(m=0;m8;m+) PORTB&=(17); if(x&(1m) /写数据，从低位开始 PORTB|=(17); else PORTB&=(17); delay(10); /1560us PORTB|=(17); PORTB|=(17); uchar read_1820() uchar temp,k,n; temp=0; for(n=0;n8;n+) PORTB&=(17); delay(2); PORTB|=(17); DDRB&=(17); k=(PINB&(17); /读数据,从低位开始 if(k) temp|=(1n); else temp&=(1n); delay(15); /60120us (仿真时不得少于15) DDRB|=(17); return (temp); 5 结论 DS18B20单总线传感器硬件具有设计简单、精度高、线性度好、替代性好等优点。经实验表明该系统可靠性高、重复性好，基本能够符合温度的实时检测，同时还能对温度进行多路的采集。因此，该系统在温度测量环境中有一定的实用和参考价值。本文的特点在于用ATmega单片机代替传统单片机。参考文献1金伟正.单线数字温度传感器的原理与应用.电子技术应用,2000(6):66682海涛. ATmega系列单片机原理及应用C语言教