温度检测与控制实验报告

1、实验三十二温度传感器温度控制实验、实验目的1. 了解温度传感器电路的工作原理2. 了解温度控制的基本原理3. 掌握一线总线接口的使用二、实验说明这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制1. DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大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、测温类消费电子产 品等。 与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。DS18

2、B20测量温度范围为 -55 ° C+125 ° C,在-10+85 °C范围内，精度为土 0.5 ° C。DS18B20可以程序设定 912位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20内部结构CALLAS1BB3D12 3DS18B20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的管脚排列如下：DQ为数字信号输/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在入寄生电源接线方式时接地）。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它

3、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。号位。DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位LS Byte:Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit11 Iff 仪a FM." ftl.Stetaw"-1迸11 # J十*域14'Si,Wj 1

4、.OHMS Bvtc厂髯11 Jrii符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625 C /LSB 形式表达，其中S为符MS ByteBit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8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。例如+125 C的数字输出为 07D0H , +25.0625 C的数字输出为0191H , - 25.0625

5、 C的数字输出为FF6FH , - 55 C的数字输出为FC90H。温度数据输出（二进制）数据输出（十六进制）+125 C0000 0111 1101 000007D0h+85 C0000 0101 0101 00000550h+25.0625 °C0000 0001 1001 00010191h+10.125 C0000 0000 1010 001000A2h+0.5 C0000 0000 0000 10000008h0C0000 0000 0000 00000000h-0.5 C1111 1111 1111 1000FFF8h-10.125 C1111 1111 0101 111

6、0FF5Eh-25 .0625 C1111 1110 0110 1111FE6Fh-55 C1111 1100 1001 0000FC90hDS18B20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E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了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TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字

7、节是冗余检验字节。该字节各位的意义如下：TMR1R011111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，如下表所示:（DS18B20出厂时被设置为12位）分辨率设置表:R1R0分辨率温度最大转换时间009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms根据DS18B20的通讯协议，主机控制 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，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送 RAM指令，这样才

8、能对 DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出 60240微秒的存在低脉冲，主CPU收 到此信号表示复位成功。2. 本实验在读取温度的基础上， 完成类似空调恒温控制的实验。 用加热电阻代替加热电机 , 制冷采用自然冷却。温度值通过 LED 静态显示电路以十进制形式显示出来，同时显示电路还将显示设定的恒温值，通过键盘可以改变设定值。按一次升高键，恒温值加 C,按一次降低键，恒温值减小1 Co恒温值在2 C50 C范围内可调。当实际温度低于设定的恒 定温度2 C时，单片机发出指令信号，继电器吸合， 红色LE

9、D点亮，加热电阻开始加热。当温度超过设定的恒温值2C时，单片机发出指令信号，继电器断开，红色LED熄灭，加热电阻停止加热，制冷采用自然冷却。三、实验内容及步骤1. 用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：缺口朝上。2. 打开 Keil uVision2 仿真软件，首先建立本实验的项目文件， 接着添加“ DS18B20.ASM ” 源 程序，编译无误后，全速运行程序。3. 程序正常运行后，按下自锁开关控制' o 5LED 数显为“ XX20 ”，“ XX ”为十进制温度测量值，当气温低于0C,或者模拟信号输入端的电位器没有逆时针旋到底时，温度

10、值前面出现“-”号。“ 20”为十进制温度设定值，按设定键升高、降低可以改变设定值。当测量值小于设定值2个字时，加热启动，当实际值超过设定值2个字时，加热停止。4. 可把源程序编译成可执行文件，烧录到89C51芯片中。四、源程序LEDBUF EQU 60H；显示缓存 1TEMPEQU 65H；显示缓存 2UPEQU 1； 1 键定义为增加键DOWNEQU2； 2 键定义为减小键LOWLIMIT EQU2；设定值最低为2HIGHLIMIT EQU50；设定值最高为50DS18B20 标志FLAG1 EQU 38H；是否检测到 位SETTEMP EQU 50H；温度设定值缓存CURTEMP EQU

11、 29H；温度实际值缓存DINBIT P3.0；串行显示数据口CLKBIT P3.1；串行显示时钟口ORG 0000HLJMP STARTORG 0100HSTART:MOV SETTEMP, #20；设定值初值 20MLOOP:LCALL TESTKEY；测试键盘是否有键按下CJNE A,#03H,KEYPRESSED；有键按下，处理按键MLOOP1:ACALL DISPLAYRESULT；无键按下，调显示ACALL DISPLAYLEDACALL GET_TEMPER；调用读温度子程序MOV A, CURTEMPJBACC.7, LE0；为负值CLR CMOV B, SETTEMP；为正值

12、时与设定值比较DEC B DEC B SUBB A, B JNC GN2LE0: SETB P3.2 SJMP GN4GN2: MOV A, CURTEMP SETB C MOV B, SETTEMP INC B INC B SUBB A, B JC GN4 CLR P3.2 SJMP GN4GN4: ACALL DELAY1 LJMP MLOOP KEYPRESSED: ；处理按键 LCALL GETKEY MOV B, A XRL A, #DOWN JNZ KEY0 MOV A, SETTEMP XRL A, #LOWLIMIT JZ KEY1 DEC SETTEMP SJMP KEY1K

13、EY0: MOV A, B XRL A, #UP JNZ KEY1 MOV A, SETTEMP XRL A, #HIGHLIMIT JZ KEY1 INC SETTEMPKEY1: LJMP MLOOP1 INIT_1820: SETB P2.0 NOP CLR P2.0 MOV R1,#3TSR1: MOV R0,#107；小于（设定值 -2 ），加热；大于（设定值 +2 ），停止加热；大循环；读取键值；这是 DS18B20 复位初始化子程序；主机发出延时 537 微秒的复位低脉冲DJNZ R0,$DJNZ R1,TSR1SETB P2.0 ；然后拉高数据线 NOPNOPNOPMOVR0,

14、#25HTSR2: JNBP2.0,TSR3；等待 DS18B20 回应DJNZR0,TSR2LJMPTSR4；延时TSR3: SETBFLAG1；置标志位 , 表示 DS1820存在LJMPTSR5TSR4: CLRFLAG1；清标志位 , 表示 DS1820不存在LJMPTSR7TSR5: MOVR0,#117TSR6: DJNZR0,TSR6；时序要求延时一段时间TSR7: SETBP2.0RETGET_TEMPER:；读出转换后的温度值SETBP2.0LCALLINIT_1820；先复位 DS18B20JBFLAG1,TSS2RET判断 DS1820 是否存在 ? 若 DS18B20

15、不存在则返回TSS2: MOVA,#0CCH；跳过 ROM 匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H；发出温度转换命令LCALLWRITE_1820；这里通过调用显示子程序实现延时一段时间, 等待 AD 转换结束LCALLDELAY1LCALLINIT_1820；准备读温度前先复位MOVA,#0CCH；跳过 ROM 匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH；发出读温度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200；将读出的温度数据保存到35H/36HMOVA,CURTEMPMOVC,40H；将 28H 中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCA

16、MOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOVCURTEMP,ARETWRITE_1820:；写 DS18B20的子程序 （ 有具体的时序要求 ）MOVR2,#8；一共 8 位数据CLRCWR1: CLRP2.0MOV R3,#6DJNZ R3,$RRC AMOV P2.0,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB P2.0NOPDJNZ R2,WR1SETB P2.0RETREAD_18200:；读 DS18B20MOVR4,#2MOVR1,#CURTEMPRE00: MOV R2,#8RE01: CLR C SETB P2.0 NOP NOP CLR P2.0 NOP

17、 NOP NOP SETB P2.0 MOV R3,#9RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C,P2.0 MOV R3,#23RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RETDISPLAYLED:MOV R0,#LEDBUFMOV R1,#TEMP MOV R2,#5DP10: MOV DPTR,#LEDMAP, 从 DS18B20 中读出两个字节的温度数据 DS18B20 中读 ；将温度高位和低位从 出；低位存入 29H, 高位存入 28H ；数据一共有 8 位数码管显示MOV A,R0MO

18、VC A,A+DPTRMOVR1,AINCR0INCR1DJNZR2,DP10MOV R0,#TEMPMOV R1,#5DP12: MOV R2,#8MOV A,R0DP13: RLC AMOV DIN,C CLR CLK SETB CLKDJNZ R2,DP13INC R0DJNZ R1,DP12RETLEDMAP: DB3FH,6,5BH,4FH,66H,6DH；0，1，2，3，4，5DB7DH,7,7FH,6FH,77H,7CH； 6，7，8，9 ，A， BDB58H,5EH,7BH,71H,0,40H；C，D，E，F， , -DB63H,39H;CDISPLAYRESULT:；十六进制

19、转换为十进制MOVA, CURTEMPJNBACC.7, GE0MOVLEDBUF, #11H ； '-'DECACPLALJMP GOONGE0: MOV LEDBUF, #10HGOON: MOV B, #10DIVABMOVLEDBUF+1, AMOVA, BMOVLEDBUF+2, AMOVA, SETTEMPMOVB, #10DIVABMOVLEDBUF+3,AMOVA, BMOVLEDBUF+4,ARETTESTKEY:测试键盘是否有键按下MOVP1, #03HMOVA, P1 ;读入键状态RETKEYTABLE:;键码定义DB02H,01H,0F7HDB0EFH,0DFH,0BFH,07FHGETKEY:MOV R6,#10LCALL DELAYMOVA,P1MOVCA,A+DPTR；从键值表中取键值CJNEA,B,K04；键值比较MOVA,R2；得键码INCARETK04: INCR2；不相等，到继续访DJNZR3,K02MOVA,#0FFH；键值不在键值中，LJMPMLOOP；延时子程序MOV：| AVI CCD