基于Arduino平台的单片机控制技术 课件 第11章 温度传感器DS18B20实训项目设计

第11章温度传感器DS18B20实训项目设计2024

在单片机控制实验中，可以实现温度测量的电子元器件很多，如DS18B20芯片、LM335A芯片以及热敏电阻等，本章节使用DS18B20芯片实现温度测量，结合实际，实现当前温度显示至串口监视器及LCD1602。实训描述认识温度传感器的作用。认识温度传感器的特性及引脚。

理解如何通过二进制时序对硬件进行控制。掌握温度传感器函数库的使用，学会Arduino编程。0102030504学习目标理解什么是单总线工作。硬件知识名称电子元件数量功能描述或型号扩展板1块用于拓展接线口，便于接线连接元器件DS18B20温度传感器模块1块感知温度LCD16021块用于显示温度值1.材料清单

温度传感器就是利用物质各种物理性质随温度发化的规律把温度转换为电量的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。

按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。本实验使用的是DS18B20温度传感器。DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号。DS18B20温度传感器如图11-1所示，2.温度传感器介绍a）外形图

b）引脚图图11-1DS18B20温度传感器硬件知识硬件知识2.温度传感器介绍DS18B20是单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：1）采用单总线的接口方式，与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量等优点。2）测量温度范围宽，DS18B20的测量范围为-55~125℃；精度高，在-10~85℃范围内，精度为±0.5℃。3）在使用中不需要任何外围元件。4）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的单线上，实现多点测温。硬件知识2.温度传感器介绍5）供电方式灵活，DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。6）测量参数可配置，DS18B20的测量分辨率可通过程序设定9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃7）负压特性电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。8）具有掉电保护功能，DS18B20内部含有EEPROM，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。介绍DS18B20如何通过单总线与微处理器实现双向通信。02讨论单总线的优势，如经济性、抗干扰能力和适应恶劣环境的能力。3.硬件连线硬件知识

其中，DS18B20模块的数据输出口与ArduinoUNO控制板的D2口相连，LCD显示屏本实训使用带I2C的LCD1602模块，硬件连线图如图11-2所示。图形化编程1.知识要点图形化编程2.程序编写图形化编程在实训程序基础上，增加蜂鸣器，设定报警温度，当环境温度超过设定温度时，蜂鸣器报警。3.程序拓展02代码编程1.单总线工作介绍及DS18B20库使用DS18B20有3个基本操作：1.初始化，2.写操作，3.读操作02代码编程2.程序编写#include<Arduino.h>#include<OneWire.h>#defineDebugSerialSerial //用于把数据通过串口界面返回OneWireds(2); //连接Arduino2引脚（开发板I/O口）#include<LiquidCrystal_I2C.h>#include<Wire.h>LiquidCrystal_I2Clcd(0x3f,16,2);floatTemp_Buffer=0;

voidsetup(){DebugSerial.begin(9600); //设置通信的波特率为9600bit/sDebugSerial.println("Welcometouse!"); //发送的内容DebugSerial.println("Displaytemperature"); //发送的内容lcd.init(); //初始化LED灯lcd.backlight();}voidloop(){Temp_Buffer=readDs18b20();DebugSerial.print("TEMP=");DebugSerial.println(Temp_Buffer);lcd.setCursor(0,0);lcd.print("TEMP=");lcd.print(Temp_Buffer);lcd.print("C");delay(500);}//封装的读取温度值函数，将二进制数据转换为十进制，返回值为float型数floatreadDs18b20(){bytei;bytepresent=0;bytetype_s;bytedata[12];byteaddr[8];floatcelsius,fahrenheit;if(!ds.search(addr)){ds.reset_search();delay(250);}02代码编程2.程序编写ds.reset();ds.select(addr);ds.write(0x44,1);//开始转换，最后打开寄生电源delay(1000); //大于或等于750ms即可present=ds.reset();ds.select(addr);ds.write(0xBE);for(i=0;i<9;i++){//需要9个字节data[i]=ds.read();}//将数据转换为实际温度unsignedintraw=(data[1]<<8)|data[0];if(type_s){raw=raw<<3; //默认9位分辨率if(data[7]==0x10){//剩余计数给出完整的12位分辨率raw=(raw&0xFFF0)+12-data[6];}}

if(OneWire::crc8(addr,7)!=addr[7]){return0;}Serial.println();switch(addr[0]){case0x10:type_s=1;break;case0x28:type_s=0;break;case0x22:type_s=0;break;default:return0;}02代码编程2.程序编写else{bytecfg=(data[4]&0x60);if(cfg==0x00)raw=raw&~7; elseif(cfg==0x20)raw=raw&~3;