基于DS18B20温度传感器温控系统的Proteus仿真设计

1、基于DS18B20温度传感器温控系统的Proteus仿真DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司推出的支持“一线总线”接口的传感器。具有功耗低、性能高、抗干扰能力强的特点，可以直接将温度转化为串行数字信号供处理器处理。DS18B20传感器具有以下一些特性：（1） 测温围-55至+125，在-10至+85时的精度为正负0.5；（2） 适应电压的围在3.0至5.5V；（3） 单线接口，只用一条口线就可以与微处理器的双向通信；（4） 支持多点组网，多个DS18B20并接在一根口线上就可实现多点测温；（5） 测量结果直接输出数字温度信号，通过单线串行传输给微处理器；（6） 具有负压特性，电

2、源极性接反芯片不会烧坏，只是不能正常工作；（7） 可编程分辨率为9至12位，对应的分辨温度分别是0.5，0.25，0.125，0.0625，能够实现高精度测温。（8） 在9位分辨率时可在93.75ms把温度值转换为数字；在12位分辨率时可在750us把温度值转换为数字；（9） 传送数据时可传送CRC校验码，抗干扰纠错能力强。DS18B20的引脚封装图如下：各引脚定义如下：GND：电源地DQ：信号输入输出VDD：电源正极NC：空DS18B20单总线技术：DS18B20采用单条信号线，既可以传输数据，也可以传输时钟。其数据传输是双向的，这种单总线技术线路简单，硬件开销小，成本低廉，便于总线扩展与维

3、护。单总线通常需要外接一个4.7K的上拉电阻。它与处理器的连接非常简单，通常连接方式如下图：DQ端外接一个上拉电阻，与处理器的任一端口连接。DS18B20工作原理1 ROM功能命令（1）33H Read ROM读ROM。把DS18B20传感器的ROM中编码读出来。（2）55H Match ROM匹配ROM。发出该命令接着会发送64位包含具体DS18B20序列号的ROM编码，与该编码序列号相同的DS18B20就会做出响应，序列号不匹配的DS18B20继续等待，不做响应。由于不同的DS18B20序列号不一样，所以通过该命令可以访问控制具体的DS18B20。（3）F0H Search ROM搜索RO

4、M。用于识别各个DS18B20的64位ROM。（4）CCH Skip ROM跳过ROM。当只有一个DS18B20时，使用该命令可以忽略64位ROM地址，直接向DS18B20发送温度变换命令。（5）ECH Alarm Search 告警搜索。执行后，温度超出上限或者下限的芯片做出响应。主机与多个DS18B20连接，要对众多在线DS18B20的某一个进行通信，首先要逐个与DS18B20连接，读出其序列号；然后将所有的DS18B20挂接到总线上，单片机发出匹配指令55H，接着主机提供64位序列，之后就可以与序列号相应的DS18B20进行数据交换。主机与单个DS18B20连接时，不需要读取或者匹配RO

5、M，只要使用跳过指令CCH，就可以进行数据转换和读取操作。（1）44H Convert T 温度转换。启动DS18B20进行温度转换。12位精度转换时最长为750ms，转换结束后将数据存入部9字节的RAM。（2）4EH Write Scratchpad 写暂存器。发出该命令后，将两字节的数据写入部RAM的第2、3字节，作为上、下限温度数据。（3）BEH Read Scratchpad 读暂存器。读取部9字节的温度数据。（4） 48H Copy Scratchpad 复制暂存器。将RAM中的第2、3字节的容复制到E2PROM。（5）B8H Recall E2 重调E2PROM。将E2PROM容恢

6、复到RAM中的第3、4字节。（6）B4H Read Power Supply 读供电方式。读取DS18B20的供电模式。2工作时序图（1）初始化Step1：数据线置低电平Step2：延时800us左右（时间围为480us至960us）Step3：数据线拉高电平Step4：延时40us左右（时间围为15us至60us）（2）读数据逐位读取数据，然后把8位数据组成1个字节。编写程序时分为两个部分，一个实现读取一位数据，另一个实现读取一个字节数据。读取数据步骤：Step1：数据线置低电平Step2：延时5us左右（大于1us即可）Step3：数据线拉高电平Step4：延时10us左右（这次延时和第一

7、次延时之和接近15us左右）Step5：读取一位数据Step6：延时60us左右（大于45us即可）Step7：重复上面步骤，直到读完一个字节（3）写数据写数据分为写数据位1和数据位0。写数据位1步骤：Step1：数据线置低电平Step2：延时5us左右（大于1us即可）Step3：数据线拉为高电平Step4：延时70us左右（大于55us即可）写数据位0步骤：Step1：数据线置低电平Step2：延时70us左右（大于60us即可）Step3：数据线拉高电平Step4：延时5us左右（不要太小）根据DS18B20的结构和性能，在Proteus中构建仿真工程，电路连接图如下：上面的电路要实现的

8、功能是，把传感器测量的温度显示到1602液晶上。温度变化的围是0至99.9，温度传感器通过设置可以设定温度调节的步长，这里取温度变化的步长为0.1，设置如下图：设置好之后，就可以根据DS18B20的特性和控制方式编写程序。参考程序如下：#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code disp="0123456789"uchar code disp2="Tempreture"uchar code disp3="C"

9、sbit lcden=P20;sbit lcdrw=P21;sbit lcdrs=P22;sbit tempt=P23;uint u_temp; /定义无符号整型形参float f_temp; /定义浮点型形参void delay(uint x) /延时500ms程序uint i,j;for(i=0;i<x;i+)for(j=0;j<130;j+);void write_(uchar )/液晶写命令lcdrs=0;P0=;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;delay(5);void write_data(uchar date) /液晶写数据lcdr

10、s=1;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;delay(5);void lcd_init() /液晶初始化lcden=0;lcdrw=0;write_(0x38);write_(0x0c);write_(0x06);write_(0x01);void display_tempt(uint date) /温度数据显示uchar i,j,k;i=date/100;/十位j=date%100/10;/个位k=date%100%10;/小数位write_(0x80+0x40+5);write_data(dispi);write_data(dispj);w

11、rite_data('.');write_data(dispk);void reset_tempt() /DS18B20复位，初始化uint i;tempt=0;i=90;/延时while(i>0)i-;tempt=1;i=4;/延时while(i>0)i-;bit read_bit()/读一位DS18B20数据uint i;bit dat;tempt=0;i+;/延时tempt=1;i+;/延时i+;dat=tempt;i=8;/延时while(i>0)i-;return dat;uchar read_tempt()/读一个字节DS18B20数据uchar

12、i,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i+)j=read_bit();dat=(j<<7)|(dat>>1); /将读取的数据位按读取先后顺序， /从低位到高位（从右往左）排列保存到datreturn dat;void write_byte(uchar dat)/写一个字节数据到DS18B20uint i;uchar j;bit testbit;for(j=1;j<=8;j+)testbit=dat&0x01;/每次只写一位数据dat=dat>>1;if(testbit)tempt=0;i+;/延时tempt=1;i=8;

13、/延时while(i>0)i-;elsetempt=0;i=8;/延时while(i>0)i-;tempt=1;i+;/延时i+; void convert_tempt() /DS18B20开始获取温度并进行转换reset_tempt();delay(1);write_byte(0xcc);write_byte(0x44);uint get_tempt() /读取DS18B20寄存器中的温度数据uchar a,b;reset_tempt();delay(1);write_byte(0xcc);write_byte(0xbe);a=read_tempt();b=read_tempt();u_temp=b;u_temp<<=8;u_temp=u_temp|a;f_temp=u_temp*0.0625; /精度为12位，所以分辨率为0.0625u_temp=f_temp*10 ; /乘以10，将实际温度扩大10倍return u_temp; /返回的u_temp是整型数据void display() /静态文字显示uchar i,j;write_(0x80+3);for(i=0;i<