《AT89S52单片机基础项目教程》304-DS18B20单总线温度传感器信号采集

课题序号304教学班级教学课时0.5教学形式多媒体教学课题名称LED点阵显示温度计DS18B20单总线温度传感器信号采集使用教具课件，多媒体教学教学目的利用DS18B20单总线温度传感器采集温度信号教学重点DS18B20的内部结构及寄存器教学难点DS1820使用中注意事项更新、补充、删节内容无课前准备制作课件，整理任务指导书课外作业通过互联网查询相关资料，了解DS1820的性能及使用方法板书设计一、DS18B20单总线温度传感器信号采集（一）DS18B20的内部结构（二）DS18B20温度传感器的存储器（三）DS1820使用中注意事项教学感想

课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式课程导入（以实物介绍的方式引入本课的主要内容）讲授新课（讲解本课的主要内容）课程小结课后作业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。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。本课将介绍DS18B20的结构、性能特点及使用方法。（实物展示）（一）DS18B20的内部结构DS18B20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:DS18B20的管脚排列和封装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）。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。16位符号扩展的二进制补码读数形式这是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℃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。温度、二进制和十六进制对照表（二）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。第九个字节是冗余检验字节。DS1820暂存寄存器分布低五位一直都是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（三）DS1820使用中注意事项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行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，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，这一点在进行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，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。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进行长距离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。这一点在进行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。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO一92小体积封装形式；温度测量范同为一55℃～+125℃，可编程为9～12位A／D转换精度测温分辨可达00625℃，被删温度用符号扩展的16位数字量方式串行输卅；其工作电源既可在远端引人，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端LJ较少，可节省大量的引线和逻辑电路：以上特点使DS18B20非常适合于远距离多温度检测系统中。DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，通过互联网查询相关资料，了解DS1820的性能及使用方法。实物导入（由实物介绍方式引出课程内容）讲授法（教师讲解传感器内部结构及引脚，学生听课、做笔记及思考）讲授法（结合表格