项目十路温采集监控系统教案课件

项目十路温采集监控系统项目十路温采集监控系统1DS18B20温度传感器温度测量与控制技术在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。

DS18B20单线数字温度传感器因测量精度高电路简单，价格低廉而被广泛使用。每片DS18B20都有唯一的产品序列号并存储在内部ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18B20芯片，为测量系统的构建引入全新概念。

第1页/共33页DS18B20温度传感器温度测量与控制技术在工业、农业、国2DS18B20引脚功能DS18B20通过一个单线接口发送或接收信息，因此在单片机和DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线）。

引脚符号说明1GND接地2DQ数据输入/输出脚3VDD可选的VDD引脚第2页/共33页DS18B20引脚功能DS18B20通过一个单线接口发送或DS18B20供电方式寄生电源方式是在信号线处于高电平期间把能量储存在内部寄生电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。

外部供电方式外部供电方式是从VDD引脚接入一个外部电源。

第3页/共33页DS18B20供电方式寄生电源方式第3页/共33页4DS18B20内部结构及功能主要包括：寄生电源、温度传感器、64位ROM和单总线接口、存放中间数据的高速暂存器RAM、用于存储用户设定温度上下限值的TH和TL触发器、存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码（CRC）产生器、配置寄存器等部分。

第4页/共33页DS18B20内部结构及功能主要包括：第4页/共33页564位光刻ROM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。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。

第5页/共33页64位光刻ROM光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好6温度传感器

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；这是12位转化后得到的12位数据，存储在两个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。

第6页/共33页温度传感器完成对温度的测量，以12位转化为例：第6页/共37温度/数据转换关系

温度数据输出（二进制）数据输出（十六进制）+125℃000001111101000007D0h+85℃00000101010100000550h+25.0625℃00000001100100010191h+10.125℃000000001010001000A2h+0.5℃00000000000010000008h0℃00000000000000000000h-0.5℃1111111111111000FFF8h-10.125℃1111111101011110FF5Eh-25.0625℃1111111001101111FE6Fh-55℃1111110010010000FC90h第7页/共33页温度/数据转换关系温度数据输出（二进制）数据输出（十六进制存储器

暂存存储器包含了8个连续字节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，第五个字节是配置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。第九个字节是冗余检验字节。

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和配置寄存器。

第8页/共33页存储器暂存存储器包含了8个连续字节第8页/共33页9配置寄存器

配置寄存器字节各位的意义如下：低五位一直都是1。TM用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。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，出厂时被设置为12位。

R1R0分辨率温度最大转换时间009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms第9页/共33页配置寄存器配置寄存器字节各位的意义如下：R1R0分辨率温度DS18B20通讯协议通过单线总线端口访问DS18B20的协议主要包括初始化；ROM操作命令；存储器操作命令及执行/数据。

第10页/共33页DS18B20通讯协议通过单线总线端口访问DS18B20的11初始化

和DS18B20之间的任何通讯都需要以初始化序列开始。初始化序列包括一个由总线控制器发出的复位脉冲和跟有其后由从机发出的存在脉冲。DS18B20初始化代码如下：voidInit_DS18B20(void){ DQ=1; //DQ复位

Delay(8); //稍做延时

DQ=0; //单片机将DQ拉低

Delay(80); //精确延时大于480us DQ=1; //拉高总线，释放总线

Delay(14); Delay(20);}

第11页/共33页初始化和DS18B20之间的任何通讯都需要以初始化序列开始12ROM操作命令一旦总线控制器探测到一个存在脉冲，它就可以发出5个ROM命令中的任一个，所有ROM操作命令都8位长度。

第12页/共33页ROM操作命令一旦总线控制器探测到一个存在脉冲，它就可以13ReadROM[33h]这个命令允许总线控制器读到DS18B20的8位系列编码、唯一的序列号和8位CRC码。只有在总线上存在单只DS18B20的时候才能使用这个命令。如果总上有不止一个从机，当所有从机试图同时传送信号时就会发生数据冲突（漏极开路连在一起开成相与的效果）。

第13页/共33页ReadROM[33h]这个命令允许总线控制器读到DS1814MatchROM[55h]匹配ROM命令，后跟64位ROM序列，让总线控制器在多点总线上定位一只特定的DS18B20。只有和64位ROM序列完全匹配的DS18B20才能响应随后的存储器操作命令。所有和64位ROM序列不匹配的从机都将等待复位脉冲。这条命令在总线上有单个或多个器件时都可以使用。

第14页/共33页MatchROM[55h]匹配ROM命令，后跟64位ROM15SkipROM[CCh]这条命令允许总线控制器不用提供64位ROM编码就使用存储器操作命令，在单点总线情况下用以节省时间。例如：向DS18B20写一个dat=0xCC字节，跳过读序列号的操作，代码如下：voidWriteOneChar(unsignedchardat){unsignedchari=0;for(i=8;i>0;i--){ DQ=0; DQ=dat&0x01;//先写低位 Delay(5);

DQ=1; dat>>=1;}}第15页/共33页SkipROM[CCh]这条命令允许总线控制器不用提供6416SearchROM[F0h]当一个系统初次启动时，总线控制器可能并不知道单线总线上有多少器件或它们的64位ROM编码。搜索ROM命令允许总线控制器用排除法识别总线上的所有从机的64位编码。

第16页/共33页SearchROM[F0h]当一个系统初次启动时，总线控制17AlarmSearch[ECh]这条命令和SearchROM相同，只有在最近一次测温后遇到符合报警条件的情况，DS18B20才会响应这条命令。报警条件定义为温度高于TH或低于TL。只要DS18B20不掉电，报警状态将一直保持，直到再一次测得的温度值达不到报警条件。

第17页/共33页AlarmSearch[ECh]这条命令和SearchR18存储器操作命令WriteScratchpad[4E]这个命令向DS18B20的暂存器中写入数据，开始位置在地址2。接下来写入的两个字节将被存到暂存器中的地址位置2和3。可以在任何时刻发出复位命令来中止写入。第18页/共33页存储器操作命令WriteScratchpad[4E]第1819存储器操作命令ReadScratchpad[BEh]这个命令读取暂存器的内容。读取将从字节0开始，一直进行下去，直到第9（字节8，CRC）字节读完。如果不想读完所有字节，控制器可以在任何时间发出复位命令来中止读取。例如：读取温度转换结果步骤如下：发读取暂存器命令，代码与实现跳过读序列号操作代码一样；

WriteOneChar(0xBE);

读取温度转换结果的低8位

a=ReadOneChar();读取温度转换结果的高8位

b=ReadOneChar();第19页/共33页存储器操作命令ReadScratchpad[BEh]第1920ReadOneChar()函数unsignedcharReadOneChar(void)//读一个字节{ unsignedchari=0; unsignedchardat=0; for(i=8;i>0;i--) { DQ=0; //给脉冲信号

dat>>=1; DQ=1; //给脉冲信号

if(DQ_7) dat|=0x80; Delay(4); } return(dat);}第20页/共33页ReadOneChar()函数unsignedchar21存储器操作命令CopyScratchpad[48h]这条命令把暂存器的内容拷贝到DS18B20的EEPROM里，即把温度报警触发字节存入非易失性存储器里。

第21页/共33页存储器操作命令CopyScratchpad[48h]第2122存储器操作命令ConvertT[44h]这条命令启动一次温度转换而无需其他数据。温度转换命令被执行，而后DS18B20保持等待状态。如果总线控制器在这条命令之后跟着发出读时间隙，而DS18B20又忙于做时间转换的话，DS18B20将在总线上输出“0”，若温度转换完成，则输出“1”。例如：向DS18B20写一个字节0x44，就可以启动DS18B20进行温度转换，代码与实现跳过读序列号操作代码一样。

第22页/共33页存储器操作命令ConvertT[44h]第22页/共33页23存储器操作命令RecallEEPROM[B8h]这条命令把报警触发器里的值拷回暂存器。这种拷回操作在DS18B20上电时自动执行，这样器件一上电暂存器里马上就存在有效的数据了。若在这条命令发出之后发出读时间隙，器件会输出温度转换忙的标识：“0”=忙，“1”=完成。第23页/共33页存储器操作命令RecallEEPROM[B8h]第23页/24存储器操作命令ReadPowerSupply[B4h]若把这条命令发给DS18B20后发出读时间隙，器件会返回它的电源模式：“0”=寄生电源，“1”=外部电源。第24页/共33页存储器操作命令ReadPowerSupply[B4h]第25工作模块25

8路温度采集监控电路设计

利用AT89S52单片机及DS18B20单线数字传感器，设计一个8路温度采集监控电路。此电路由AT89S52单片机最小系统、8路DS18B20温度采集、3个独立按键键盘以及6个数码管动态扫描显示构成。I/O口分配：8路DS18B20温度采集接P2口；3个独立按键键盘接P3口；6个数码管动态扫描显示接P0口和P1口。第25页/共33页工作模块25

8路温度采集监控电路设计利用AT89S52单26温度采集电路设计

DQ引脚电路把8个DS18B20的DQ引脚分别接到P2口的8个引脚;DQ引脚还需要接上拉电阻4.7k和电源。供电方式选择为了提高温度测量速度，选择外部供电方式。在VDD引脚接入一个外部电源，GND引脚接地，GND引脚不能悬空。第26页/共33页温度采集电路设计DQ引脚电路第26页/共33页27监控电路设计

键盘电路设计8路温度采集监控系统有两种工作模式。用MODE按键进行工作模式切换，在手动模式下按UP键通道加1，按DOWN键通道减1。这3个按键分别接到P3口的P3.0、P3.1和P3.2引脚。

显示电路设计数码管动态扫描显示电路由6个共阴极数码管、74LS245及电阻组成。P0口输出显示段码，经由一片74LS245驱动输出给数码管，P1口输出位码（片选）。

第27页/共33页监控电路设计键盘电路设计第27页/共33页288路温度采集监控电路设计与实现第28页/共33页8路温度采集监控电路设计与实现第28页/共33页29工作模块26

8路温度采集监控程序设计工作任务对8路温度采集监控系统进行程序设计，循环采集监控八个通道的温度值，能实现手动控制和自动控制两种工作模式。自动模式下：每3秒钟更换一个通道，每个循环更换8次，一直循环下去。手动模式下：按UP通道加1，按DOWN通道减1。

第29页/共33页工作模块26

8路温度采集监控程序设计工作任务第29页/30键盘处理程序设计

键盘接口以及相关变量定义工作模式切换

手动模式

自动模式

第30页/共33页键盘处理程序设计键盘接口以及相关变量定义第30页/共33页318路温度采集程序设计温度采集接口定义

读取温度

第31页/共33页8路温度采集程序设计温度采集接口定义第31页/共33页328路温度显示程序设计获取各显示位通道编号是存放在display[0]；按照显示温度格式获取通道编号、温度百位、温度十位、温度个位及温度十分位。

数码管接口以及相关变量定义

数码管显示

显示说明：正常状态下，每通道均以XXX.X的格式显示温度（环境温度）。

第32页/共33页8路温度显示程序设计获取各显示位第32页/共33页33项目十路温采集监控系统项目十路温采集监控系统34DS18B20温度传感器温度测量与控制技术在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。

DS18B20单线数字温度传感器因测量精度高电路简单，价格低廉而被广泛使用。每片DS18B20都有唯一的产品序列号并存储在内部ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18B20芯片，为测量系统的构建引入全新概念。

第1页/共33页DS18B20温度传感器温度测量与控制技术在工业、农业、国35DS18B20引脚功能DS18B20通过一个单线接口发送或接收信息，因此在单片机和DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线）。

引脚符号说明1GND接地2DQ数据输入/输出脚3VDD可选的VDD引脚第2页/共33页DS18B20引脚功能DS18B20通过一个单线接口发送或DS18B20供电方式寄生电源方式是在信号线处于高电平期间把能量储存在内部寄生电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。

外部供电方式外部供电方式是从VDD引脚接入一个外部电源。

第3页/共33页DS18B20供电方式寄生电源方式第3页/共33页37DS18B20内部结构及功能主要包括：寄生电源、温度传感器、64位ROM和单总线接口、存放中间数据的高速暂存器RAM、用于存储用户设定温度上下限值的TH和TL触发器、存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码（CRC）产生器、配置寄存器等部分。

第4页/共33页DS18B20内部结构及功能主要包括：第4页/共33页3864位光刻ROM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。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。

第5页/共33页64位光刻ROM光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好39温度传感器

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；这是12位转化后得到的12位数据，存储在两个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。

第6页/共33页温度传感器完成对温度的测量，以12位转化为例：第6页/共340温度/数据转换关系

温度数据输出（二进制）数据输出（十六进制）+125℃000001111101000007D0h+85℃00000101010100000550h+25.0625℃00000001100100010191h+10.125℃000000001010001000A2h+0.5℃00000000000010000008h0℃00000000000000000000h-0.5℃1111111111111000FFF8h-10.125℃1111111101011110FF5Eh-25.0625℃1111111001101111FE6Fh-55℃1111110010010000FC90h第7页/共33页温度/数据转换关系温度数据输出（二进制）数据输出（十六进制存储器

暂存存储器包含了8个连续字节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，第五个字节是配置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。第九个字节是冗余检验字节。

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和配置寄存器。

第8页/共33页存储器暂存存储器包含了8个连续字节第8页/共33页42配置寄存器

配置寄存器字节各位的意义如下：低五位一直都是1。TM用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。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，出厂时被设置为12位。

R1R0分辨率温度最大转换时间009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms第9页/共33页配置寄存器配置寄存器字节各位的意义如下：R1R0分辨率温度DS18B20通讯协议通过单线总线端口访问DS18B20的协议主要包括初始化；ROM操作命令；存储器操作命令及执行/数据。

第10页/共33页DS18B20通讯协议通过单线总线端口访问DS18B20的44初始化

和DS18B20之间的任何通讯都需要以初始化序列开始。初始化序列包括一个由总线控制器发出的复位脉冲和跟有其后由从机发出的存在脉冲。DS18B20初始化代码如下：voidInit_DS18B20(void){ DQ=1; //DQ复位

Delay(8); //稍做延时

DQ=0; //单片机将DQ拉低

Delay(80); //精确延时大于480us DQ=1; //拉高总线，释放总线

Delay(14); Delay(20);}

第11页/共33页初始化和DS18B20之间的任何通讯都需要以初始化序列开始45ROM操作命令一旦总线控制器探测到一个存在脉冲，它就可以发出5个ROM命令中的任一个，所有ROM操作命令都8位长度。

第12页/共33页ROM操作命令一旦总线控制器探测到一个存在脉冲，它就可以46ReadROM[33h]这个命令允许总线控制器读到DS18B20的8位系列编码、唯一的序列号和8位CRC码。只有在总线上存在单只DS18B20的时候才能使用这个命令。如果总上有不止一个从机，当所有从机试图同时传送信号时就会发生数据冲突（漏极开路连在一起开成相与的效果）。

第13页/共33页ReadROM[33h]这个命令允许总线控制器读到DS1847MatchROM[55h]匹配ROM命令，后跟64位ROM序列，让总线控制器在多点总线上定位一只特定的DS18B20。只有和64位ROM序列完全匹配的DS18B20才能响应随后的存储器操作命令。所有和64位ROM序列不匹配的从机都将等待复位脉冲。这条命令在总线上有单个或多个器件时都可以使用。

第14页/共33页MatchROM[55h]匹配ROM命令，后跟64位ROM48SkipROM[CCh]这条命令允许总线控制器不用提供64位ROM编码就使用存储器操作命令，在单点总线情况下用以节省时间。例如：向DS18B20写一个dat=0xCC字节，跳过读序列号的操作，代码如下：voidWriteOneChar(unsignedchardat){unsignedchari=0;for(i=8;i>0;i--){ DQ=0; DQ=dat&0x01;//先写低位 Delay(5);

DQ=1; dat>>=1;}}第15页/共33页SkipROM[CCh]这条命令允许总线控制器不用提供6449SearchROM[F0h]当一个系统初次启动时，总线控制器可能并不知道单线总线上有多少器件或它们的64位ROM编码。搜索ROM命令允许总线控制器用排除法识别总线上的所有从机的64位编码。

第16页/共33页SearchROM[F0h]当一个系统初次启动时，总线控制50AlarmSearch[ECh]这条命令和SearchROM相同，只有在最近一次测温后遇到符合报警条件的情况，DS18B20才会响应这条命令。报警条件定义为温度高于TH或低于TL。只要DS18B20不掉电，报警状态将一直保持，直到再一次测得的温度值达不到报警条件。

第17页/共33页AlarmSearch[ECh]这条命令和SearchR51存储器操作命令WriteScratchpad[4E]这个命令向DS18B20的暂存器中写入数据，开始位置在地址2。接下来写入的两个字节将被存到暂存器中的地址位置2和3。可以在任何时刻发出复位命令来中止写入。第18页/共33页存储器操作命令WriteScratchpad[4E]第1852存储器操作命令ReadScratchpad[BEh]这个命令读取暂存器的内容。读取将从字节0开始，一直进行下去，直到第9（字节8，CRC）字节读完。如果不想读完所有字节，控制器可以在任何时间发出复位命令来中止读取。例如：读取温度转换结果步骤如下：发读取暂存器命令，代码与实现跳过读序列号操作代码一样；

WriteOneChar(0xBE);

读取温度转换结果的低8位

a=ReadOneChar();读取温度转换结果的高8位

b=ReadOneChar();第19页/共33页存储器操作命令ReadScratchpad[BEh]第1953ReadOneChar()函数unsignedcharReadOneChar(void)//读一个字节{ unsignedchari=0; unsignedchardat=0; for(i=8;i>0;i--) { DQ=0; //给脉冲信号

dat>>=1; DQ=1; //给脉冲信号

if(DQ_7) dat|=0x80; Delay(4); } return(dat);}第20页/共33页ReadOneChar()函数unsignedchar54存储器操作命令CopyScratchpad[48h]这条命令把暂存器的内容拷贝到DS18B20的EEPROM里，即把温度报警触发字节存入非易失性存储器里。

第21页/共33页存储器操作命令CopyScratchpad[48h]第2155存储器操作命令ConvertT[44h]这条命令启动一次温度转换而无需其他数据。温度转换命令被执行，而后DS18B20保持等待状态。如果总线控制器在这条命令之后跟着发出读时间隙，而DS18B20又忙于做时间转换的话，DS18B20将在总线上输出“0”，若温度转换完成，则输出“1”。例如：向DS18B20写一个字节0x44，就可以启动DS18B20进行温度转换，代码与实现跳过读序列号操作代码一样。

第22页/共33页存储器操作命令ConvertT[44h]第22页/共33页56存储器操作命令RecallEEPROM[B8h]这条命令把报警触发器里的值拷回暂存器。这种拷回操作在DS18B20上电时自动执行，这样器件一上电暂存器里马上就存在有效的数据了。若在这条命令发出之后发出读时间隙，器件会输出温度转换忙的标识：“0”=忙，“1”=完成。第23页/共33页存储器操作命令RecallEEPROM[B8h]第23页/57存储器操作命令ReadPowerSupply[B4h]若把这条命令发给DS18B20后发出读时间隙，器件会返回它的电源模式：“0”=寄生电源，“1”=外部电源。第24页/共33页存储器操作命令ReadPowerSupply[B4h]第58工作模块25

8路温