zzDS18B20一线总线数字式传感器的原理与使用

1、.zz DS18B20一线总线数字式传感器的原理与使用zz：DS18B20一线总线数字式传感器的原理与使用2020-07-23 13：31 DS18B20一线总线数字式传感器的原理与使用_ DS18B20、DS1822"一线总线"数字化温度传感器是DALLAS最新单线数字温度传感器，同DS1820一样，DS18B20也支持"一线总线"接口，测量温度范围为-55°C+125°C，在-10+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C。现场温度直接以"一线

2、总线"的数字方式传输，大大进步了系统的抗干扰性。适宜于恶劣环境的现场温度测量，与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵敏、方便。而且新一代产品更廉价，体积更小。DS18B20可以程序设定912位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后仍然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！DS1822与DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2

3、°C，适用于对性能要求不高，本钱控制严格的应用，是经济型产品。继"一线总线"的早期产品后，DS1820开拓了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适宜自己的经济的测温系统。DS18B20的内部构造DS18B20内部构造主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置存放器。DS18B20的管脚排列如下：15元/只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。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D

4、S18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开场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都各不一样，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。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，假设测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到

5、的数值乘于0.0625即可得到实际温度；假设温度小于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。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E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和构造存放器。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

6、易失性拷贝，第五个字节是构造存放器的易失性拷贝，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。第九个字节是冗余检验字节。该字节各位的意义如下：TM R1 R0 11 11 1低五位一直都是1，TM是测试形式位，用于设置DS18B20在工作形式还是在测试形式。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：R1 R0分辨率温度最大转换时间0 09位93.75ms 01 10位187.5ms 10 11位375ms 11 12位750ms根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS

7、18B20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进展复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进展预定的操作。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。DS1820使用中本卷须知DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：1较小的硬件开销需要相对复杂的软件进展补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进展读写编程

8、时，必须严格的保证读写时序，否那么将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进展系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。2在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进展多点测温系统设计时要加以注意。3连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯间隔 可达150m，当采用每米绞合次数更多的

9、双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯间隔 进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820进展长间隔 测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。4在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进展DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。本站实验板实验程序：；这是关于DS18B20的读写

10、程序,数据脚P2.2,晶振12MHZ；温度传感器18B20汇编程序,采用器件默认的12位转化,最大转化时间750微秒；可以将检测到的温度直接显示到AT89C51开发实验板的两个数码管上；显示温度00到99度,很准确哦无需校正！ORG 0000H；单片机内存分配申明！TEMPER_L EQU 29H；用于保存读出温度的低8位TEMPER_H EQU 28H；用于保存读出温度的高8位FLAG1 EQU 38H；是否检测到DS18B20标志位a_bit equ 20h；数码管个位数存放内存位置b_bit equ 21h；数码管十位数存放内存位置MAIN：LCALL GET_TEMPER；调用读温度子

11、程序；进展温度显示,这里我们考虑用网站提供的两位数码管来显示温度；显示范围00到99度,显示精度为1度；因为12位转化时每一位的精度为0.0625度,我们不要求显示小数所以可以抛弃29H的低4位；将28H中的低4位移入29H中的高4位,这样获得一个新字节,这个字节就是实际测量获得的温度MOV A,29H MOV C,40H；将28H中的最低位移入C RRC AMOV C,41H RRC AMOV C,42H RRC AMOV C,43H RRC AMOV 29H,A LCALL DISPLAY；调用数码管显示子程序CPL P1.0 AJMP MAIN；这是DS18B20复位初始化子程序INIT

12、_1820：SETB P3.5 NOP CLR P3.5；主机发出延时537微秒的复位低脉冲MOV R1,#3 TSR1：MOV R0,#107 DJNZ R0,$DJNZ R1,TSR1 SETB P3.5；然后拉高数据线NOP NOP NOP MOV R0,#25H TSR2：JNB P3.5,TSR3；等待DS18B20回应DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4；延时TSR3：SETB FLAG1；置标志位,表示DS1820存在CLR P1.7；检查到DS18B20就点亮P1.7LED LJMP TSR5 TSR4：CLR FLAG1；清标志位,表示DS1820不存在CLR P1.

13、1；点亮P1。1脚LED表示温度传感器通信失败LJMP TSR7 TSR5：MOV R0,#117 TSR6：DJNZ R0,TSR6；时序要求延时一段时间TSR7：SETB P3.5 RET；读出转换后的温度值GET_TEMPER：SETB P3.5 LCALL INIT_1820；先复位DS18B20 JB FLAG1,TSS2 CLR P1.2 RET；判断DS1820是否存在?假设DS18B20不存在那么返回TSS2：CLR P1.3；DS18B20已经被检测到！MOV A,#0CCH；跳过ROM匹配LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H；发出温度转换命令LCALL W

14、RITE_1820；这里通过调用显示子程序实现延时一段时间,等待AD转换完毕,12位的话750微秒LCALL DISPLAY LCALL INIT_1820；准备读温度前先复位MOV A,#0CCH；跳过ROM匹配LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH；发出读温度命令LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200；将读出的温度数据保存到35H/36H CLR P1.4 RET；写DS18B20的子程序有详细的时序要求WRITE_1820：MOV R2,#8；一共8位数据CLR CWR1：CLR P3.5 MOV R3,#6 DJNZ R3,$RRC AMO

15、V P3.5,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$SETB P3.5 NOP DJNZ R2,WR1 SETB P3.5 RET；读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的温度数据READ_18200：MOV R4,#2；将温度高位和低位从DS18B20中读出MOV R1,#29H；低位存入29HTEMPER_L,高位存入28HTEMPER_HRE00：MOV R2,#8；数据一共有8位RE01：CLR CSETB P3.5 NOP NOP CLR P3.5 NOP NOP NOP SETB P3.5 MOV R3,#9 RE10：DJNZ R3,RE10 MOV C,P

16、3.5 MOV R3,#23 RE20：DJNZ R3,RE20 RRC ADJNZ R2,RE01 MOVR1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RET；显示子程序display：mov a,29H；将29H中的十六进制数转换成10进制mov b,#10；10进制/10=10进制div ab mov b_bit,a；十位在a mov a_bit,b；个位在b mov dptr,#numtab；指定查表启始地址mov r0,#4 dpl1：mov r1,#250；显示1000次dplop：mov a,a_bit；取个位数MOVC A,A+DPTR；查个位数的7段代码mov p0,a；

17、送出个位的7段代码clr p2.0；开个位显示acall d1ms；显示1ms setb p2.0 mov a,b_bit；取十位数MOVC A,A+DPTR；查十位数的7段代码mov p0,a；送出十位的7段代码clr p2.1；开十位显示acall d1ms；显示1ms setb p2.1 djnz r1,dplop；100次没完循环djnz r0,dpl1；4个100次没完循环ret；1MS延时按12MHZ算D1MS：MOV R7,#80 DJNZ R7,$RET；实验板上的7段数码管09数字的共阴显示代码numtab：DB 0F3H，0A4H，0B0H，99H，92H，82H，0F8H

18、，80H，90H end以下是第二种采集和处理程序供网友参考；温度传感器18B20汇编程序,采用器件默认的12位转化,最大转化时间750微秒；将温度数据通过串口发送出去，波特率2400；本程序专为AT89C51实验开发板编写.适宜12晶振；本程序经过验证,可以显示温度+/-和两位整数温度和两位小数温度数据DOT EQU 30H ZHENGSHU EQU 31H FLAG1 EQU 38H；是否检测到DS18B20的标志位；定义温度数据DIS_1 EQU 32H；符号DIS_2 EQU 33H；十位DIS_3 EQU 34H；个位DIS_4 EQU 35H；小数点后第一位DIS_5 EQU 36

19、H；小数点后第二位WDDATA BIT P2.2；定义DS18B20的数据脚为P2.2端口ORG 0000H；以下为主程序进展CPU中断方式设置CLR EA；关闭总中断MOV SCON,#50H；设置成串口1方式MOV TMOD,#20H；波特率发生器T1工作在形式2上MOV TH1,#0F3H；预置初值按照波特率2400BPS预置初值MOV TL1,#0F3H；预置初值按照波特率2400BPS预置初值SETB TR1；启动定时器T1；以上完成串口2400通讯初始化设置；-；主程序；-MAIN：LCALL INIT_1820；调用复位DS18B20子程序MAIN1：LCALL GET_TEMP

20、ER；调用读温度子程序LCALL FORMULA；通过公式计算,小数点后显示两位LCALL BCD LCALL DISPLAY；调用串口显示子程序LCALL DELAY500；延时0.5秒LCALL DELAY500；延时0.5秒LCALL DELAY500；延时0.5秒AJMP MAIN1；-；DS18B20复位初始化程序；-INIT_1820：SETB WDDATA NOP CLR WDDATA；主机发出延时540微秒的复位低脉冲MOV R0,#36 LCALL DELAY SETB WDDATA；然后拉高数据线NOP NOP MOV R0,#36 TSR2：JNB WDDATA,TSR3

21、；等待DS18B20回应DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4；延时TSR3：SETB FLAG1；置标志位,表示DS1820存在LJMP TSR5 TSR4：CLR FLAG1；清标志位,表示DS1820不存在LJMP TSR7 TSR5：MOV R0,#06BH TSR6：DJNZ R0,TSR6；复位成功！时序要求延时一段时间TSR7：SETB WDDATA RET；-；读出转换后的温度值；-GET_TEMPER：SETB WDDATA；定时入口LCALL INIT_1820；先复位DS18B20 JB FLAG1,TSS2 RET；判断DS1820是否存在?假设DS18B20不存

22、在那么返回TSS2：MOV A,#0CCH；跳过ROM匹配LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H；发出温度转换命令LCALL WRITE_1820 MOV R0,#50；等待AD转换完毕,12位的话750微秒.LCALL DELAY LCALL INIT_1820；准备读温度前先复位MOV A,#0CCH；跳过ROM匹配LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH；发出读温度命令LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200；将读出的九个字节数据保存到60H-68H RET；-；写DS18B20的子程序有详细的时序要求；-WRITE_1820：M

23、OV R2,#8；一共8位数据CLR CWR1：CLR WDDATA MOV R3,#6 DJNZ R3,$RRC AMOV WDDATA,C MOV R3,#24 DJNZ R3,$SETB WDDATA NOP DJNZ R2,WR1 SETB WDDATA RET；-；读DS18B20的程序,从DS18B20中读出九个字节的数据；-READ_18200：MOV R4,#9 MOV R1,#60H；存入60H开场的九个单元RE00：MOV R2,#8 RE01：CLR CSETB WDDATA NOP NOP CLR WDDATA NOP NOP NOP SETB WDDATA MOV R

24、3,#09 RE10：DJNZ R3,RE10 MOV C,WDDATA MOV R3,#23 RE20：DJNZ R3,RE20 RRC ADJNZ R2,RE01 MOVR1,A INC R1 DJNZ R4,RE00 RET；-；温度计算子程序；-FORMULA：；按公式：T实际=T整数-0.25+M每度-M剩余/M每度；计算出实际温度，整数部分和小数部分分别存于ZHENGSHU单元和DOT单元；将61H中的低4位移入60H中的高4位，得到温度的整数部分，并存于ZHENGSHU单元MOV 29H,61H MOV A,60H MOV C,48H RRC AMOV C,49H RRC AMO

25、V C,4AH RRC AMOV C,4BH RRC AMOV ZHENGSHU,A；M每度-M剩余/M每度,小数值存于A中MOV A,67h SUBB A,66h MOV B,#64H MUL AB MOV R4,B MOV R5,A MOV R7,67H LCALL DIV457 MOV A,R3；再减去0.25，实际应用中减去25 SUBB A,#19H MOV DOT,A；小数部分存于DOT中MOV A,ZHENGSHU SUBB A,#00H；整数部分减去来自小数部分的借位MOV ZHENGSHU,A MOV C,4BH JNC ZHENG；是否为负数CPL AINC AMOV DI

26、S_1,#2DH；零度以下时,第一位显示"-"号MOV ZHENGSHU,A ZHENG：MOV DIS_1,#2BH；零度以上时,第一位显示"+"号RET；-；双字节除以单字节子程序；-DIV457：CLR CMOV A,R4 SUBB A,R7 JC DV50 SETB OV；商溢出RET DV50：MOV R6,#8；求平均值R4R5/R7-R3DV51：MOV A,R5 RLC AMOV R5,A MOV A,R4 RLC AMOV R4,A MOV F0,C CLR CSUBB A,R7 ANL C,/F0 JC DV52 MOV R4,A D

27、V52：CPL CMOV A,R3 RLC AMOV R3,A DJNZ R6,DV51 MOV A,R4；四舍五入ADD A,R4 JC DV53 SUBB A,R7 JC DV54 DV53：INC R3 DV54：CLR OV RET；-；转换成非压缩的BCD码；-BCD：MOV A,ZHENGSHU MOV B,#0AH DIV AB ORL A,#00110000 B；转换成ASCII码MOV DIS_2,A MOV DIS_3,B MOV A,DIS_3 ORL A,#00110000 B；转换成ASCII码mov DIS_3,A MOV A,DOT MOV B,#0AH DIV AB ORL A,#00110000 B；转换成ASC