实验三十二温度传感器温度控制实验一、实验目的1.了解温度传感器电路的工作原理2.了解温度控制的基本原理3.掌握一线总线接口的使用二、实验说明这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制。

1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介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。

现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。

与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。

DS18B20测量温度范围为 -55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内,精度为±0.5°C。

DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

DS18B20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: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（CRC=X8+X5+X4+1）。

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。

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。

LS Byte:Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0232221202-12-22-32-4 MS Byte:Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8S S S S S 262524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。

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）根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20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进行复位，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进行预定的操作。

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16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。

2.本实验在读取温度的基础上，完成类似空调恒温控制的实验。

用加热电阻代替加热电机,制冷采用自然冷却。

温度值通过LED静态显示电路以十进制形式显示出来，同时显示电路还将显示设定的恒温值，通过键盘可以改变设定值。

按一次‘升高’键,恒温值加1℃，按一次‘降低’键,恒温值减小1℃。

恒温值在2℃～50℃范围内可调。

当实际温度低于设定的恒定温度2℃时，单片机发出指令信号，继电器吸合，红色LED点亮，加热电阻开始加热。

当温度超过设定的恒温值2℃时，单片机发出指令信号，继电器断开，红色LED熄灭，加热电阻停止加热，制冷采用自然冷却。

三、实验内容及步骤1.用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：缺口朝上。

2.打开Keil uVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加“DS18B20.ASM”源程序，编译无误后，全速运行程序。

3.程序正常运行后，按下自锁开关‘控制’。

5LED数显为“ XX20”，“XX”为十进制温度测量值，当气温低于0℃，或者模拟信号输入端的电位器没有逆时针旋到底时，温度值前面出现“-”号。

“20”为十进制温度设定值，按设定键‘升高’、‘降低’可以改变设定值。

当测量值小于设定值2个字时，加热启动，当实际值超过设定值2个字时，加热停止。

4.可把源程序编译成可执行文件，烧录到89C51芯片中。

四、源程序LEDBUF EQU 60H ；显示缓存1TEMP EQU 65H ；显示缓存2UP EQU 1 ；1键定义为增加键DOWN EQU 2 ；2键定义为减小键LOWLIMIT EQU 2 ；设定值最低为2HIGHLIMIT EQU 50 ；设定值最高为50FLAG1 EQU 38H ；是否检测到DS18B20标志位SETTEMP EQU 50H ；温度设定值缓存CURTEMP EQU 29H ；温度实际值缓存DIN BIT P3.0 ；串行显示数据口CLK BIT P3.1 ；串行显示时钟口ORG 0000HLJMP STARTORG 0100HSTART: MOV SETTEMP, #20 ；设定值初值20MLOOP: LCALL TESTKEY ；测试键盘是否有键按下CJNE A,#03H,KEYPRESSED ；有键按下，处理按键MLOOP1: ACALL DISPLAYRESULT ；无键按下，调显示ACALL DISPLAYLEDACALL GET_TEMPER ；调用读温度子程序MOV A, CURTEMPJB ACC.7, LE0 ；为负值CLR CMOV B, SETTEMP ；为正值时与设定值比较DEC BDEC BSUBB A, BJNC GN2 ；小于（设定值-2），加热LE0: SETB P3.2SJMP GN4GN2: MOV A, CURTEMPSETB CMOV B, SETTEMPINC BINC BSUBB A, BJC GN4 ；大于（设定值+2），停止加热CLR P3.2SJMP GN4GN4: ACALL DELAY1LJMP MLOOP ；大循环KEYPRESSED: ；处理按键LCALL GETKEY ；读取键值MOV B, AXRL A, #DOWNJNZ KEY0MOV A, SETTEMPXRL A, #LOWLIMITJZ KEY1DEC SETTEMPSJMP KEY1KEY0: MOV A, BXRL A, #UPJNZ KEY1MOV A, SETTEMPXRL A, #HIGHLIMITJZ KEY1INC SETTEMPKEY1: LJMP MLOOP1INIT_1820: ；这是DS18B20复位初始化子程序SETB P2.0NOPCLR P2.0 ；主机发出延时537微秒的复位低脉冲 MOV R1,#3TSR1: MOV R0,#107DJNZ R0,$DJNZ R1,TSR1SETB P2.0 ；然后拉高数据线NOPNOPNOPMOV R0,#25HTSR2: JNB P2.0,TSR3 ；等待DS18B20回应DJNZ R0,TSR2LJMP TSR4 ；延时TSR3: SETB FLAG1 ；置标志位,表示DS1820存在LJMP TSR5TSR4: CLR FLAG1 ；清标志位,表示DS1820不存在LJMP TSR7TSR5: MOV R0,#117TSR6: DJNZ R0,TSR6 ；时序要求延时一段时间TSR7: SETB P2.0RETGET_TEMPER: ；读出转换后的温度值SETB P2.0LCALL INIT_1820 ；先复位DS18B20JB FLAG1,TSS2RET ；判断DS1820是否存在?若DS18B20不存在则返回TSS2: MOV A,#0CCH ；跳过ROM匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#44H ；发出温度转换命令LCALL WRITE_1820；这里通过调用显示子程序实现延时一段时间,等待AD转换结束 LCALL DELAY1LCALL INIT_1820 ；准备读温度前先复位MOV A,#0CCH ；跳过ROM匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#0BEH ；发出读温度命令LCALL WRITE_1820LCALL READ_18200 ；将读出的温度数据保存到35H/36HMOV A,CURTEMPMOV C,40H ；将28H中的最低位移入CRRC AMOV C,41HRRC AMOV C,42HRRC AMOV C,43HRRC AMOV CURTEMP,ARETWRITE_1820: ；写DS18B20的子程序(有具体的时序要求)MOV R2,#8 ；一共8位数据CLR CWR1: CLR P2.0MOV R3,#6DJNZ R3,$RRC AMOV P2.0,CMOV R3,#23DJNZ R3,$SETB P2.0NOPDJNZ R2,WR1SETB P2.0RETREAD_18200: ；读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的温度数据 MOV R4,#2 ；将温度高位和低位从DS18B20中读出 MOV R1,#CURTEMP ；低位存入29H,高位存入28HRE00: MOV R2,#8 ；数据一共有8位RE01: CLR CSETB P2.0NOPNOPCLR P2.0NOPNOPNOPSETB P2.0MOV R3,#9RE10: DJNZ R3,RE10MOV C,P2.0MOV R3,#23RE20: DJNZ R3,RE20RRC ADJNZ R2,RE01MOV @R1,ADEC R1DJNZ R4,RE00RETDISPLAYLED: ；数码管显示MOV R0,#LEDBUFMOV R1,#TEMPMOV R2,#5DP10: MOV DPTR,#LEDMAPMOV A,@R0MOVC A,@A+DPTRMOV @R1,AINC R0INC R1DJNZ R2,DP10MOV R0,#TEMPMOV R1,#5DP12: MOV R2,#8MOV A,@R0DP13: RLC AMOV DIN,CCLR CLKSETB CLKDJNZ R2,DP13INC R0DJNZ R1,DP12RETLEDMAP: DB 3FH,6,5BH,4FH,66H,6DH ；0，1，2，3，4，5 DB 7DH,7,7FH,6FH,77H,7CH ；6，7，8，9，A，B DB 58H,5EH,7BH,71H,0,40H ；C，D，E，F， , - DB 63H,39H ；℃DISPLAYRESULT: ；十六进制转换为十进制MOV A, CURTEMPJNB ACC.7, GE0MOV LEDBUF, #11H ；'-'DEC ACPL ALJMP GOONGE0: MOV LEDBUF, #10H ；' 'GOON: MOV B, #10DIV ABMOV LEDBUF+1, AMOV A, BMOV LEDBUF+2, AMOV A, SETTEMPMOV B, #10DIV ABMOV LEDBUF+3,AMOV A, BMOV LEDBUF+4,ARETTESTKEY: ；测试键盘是否有键按下MOV P1, #03HMOV A, P1 ；读入键状态RETKEYTABLE: ；键码定义DB 02H,01H,0F7HDB 0EFH,0DFH,0BFH,07FHGETKEY: MOV R6,#10LCALL DELAYMOV A,P1ANL A,#03H ；高六位不用CJNE A,#03H,K01 ；确有键按下LJMP MLOOPK01: MOV R3,#2 ；2个键MOV R2,#0 ；键码MOV B,A ；暂存键值MOV DPTR,#KEYTABLEK02: MOV A,R2MOVC A,@A+DPTR ；从键值表中取键值CJNE A,B,K04 ；键值比较MOV A,R2 ；得键码INC ARETK04: INC R2 ；不相等，到继续访问键值表DJNZ R3,K02MOV A,#0FFH ；键值不在键值中，即多键同时按下LJMP MLOOPDELAY: ；延时子程序MOV R7,#0DELAYLOOP:DJNZ R7,DELAYLOOPDJNZ R6,DELAYLOOPRETDELAY1: ；延时子程序MOV R4,#0FFHAA1: MOV R5,#0FFHAA: NOPNOPDJNZ R5,AADJNZ R4,AA1RETEND五、电路图。