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DS18B20數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)(一)
目錄
第 一 章 引言----------------------------------------------------------- 2
第 二 章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)-------------------------------------- 3
一 主控制器----------------------------------------------------- 3
二 顯示電路----------------------------------------------------- 3
三 溫度傳感器工作原理-------------------------------------- 3
四 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路------------------------- 8
第 三 章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)-------------------------------------------- 9
一 主程序--------------------------------------------------------- 9
二 讀出溫度子程序--------------------------------------------- 10
三 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序--------------------------------------- 11
四 計(jì)算溫度子程序--------------------------------------------- 11
五 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序--------------------------------------- 12
六 DS18B20的各條ROM命令---------------------------------- 12
七 溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法--------------------------------- 14
第 四 章 調(diào)試及性能分析--------------------------------------------- 15
第 五 章 程序清單------------------------------------------------------ 16
第 一 章 引言
在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)及控制，傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持。其缺點(diǎn)如下：
硬件電路復(fù)雜；
軟件調(diào)試復(fù)雜；
制作成本高。
本數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS18B20之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，測(cè)溫范圍為-55～-125 ℃，最高分辨率可達(dá)0.0625℃.
DS18B20可以直接讀出被測(cè)溫度值，而且采用三線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。
按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能和要求，確定系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成：主控制器，測(cè)溫電路和顯示電路。
數(shù)字溫度計(jì)總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
設(shè)計(jì)要求：
1．測(cè)溫范圍 -55～~+125 ℃
2. 誤差 +0.5℃以內(nèi)
3．采用LED數(shù)碼管直讀顯示
第 二 章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)
溫度計(jì)設(shè)計(jì)原理圖如圖所示,控制器使用單片機(jī)AT89C2051,溫度傳感器使用DS18B20，用4位共陽LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示。
一 主控制器
單片機(jī)AT89C2051具有低電壓供電和小體積等特點(diǎn)，兩個(gè)端口剛好滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用。系統(tǒng)可用兩節(jié)電池供電。
二 顯示電路
顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管，從P1口輸出段碼，列掃描用P3.0~P3.3來實(shí)現(xiàn)，列驅(qū)動(dòng)用9012三極管。
三 溫度傳感器工作原理
1.DS18B20的性能特點(diǎn)
DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀取方式。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：
●獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；
●多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；
●無須外部器件；
●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0~5.5V；
●零待機(jī)功耗；
●溫度以9或12位數(shù)字；
●用戶可定義報(bào)警設(shè)置；
●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；
●負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。
2.DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。
64位ROM的位結(jié)構(gòu)如圖3所示。開始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)；接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位；最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶用戶報(bào)警上下限數(shù)據(jù)。
8位檢驗(yàn)CRC 48位序列號(hào) 8位工廠代碼（10H）
MSB LSB MSB LSB MSB LSB
圖3 64位ROM結(jié)構(gòu)框圖
DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2PROM。
高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為9字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如下圖4所示。頭2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，其內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖5所示。其中，低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即用來設(shè)置分辨率。其定義方法見表1。
TM R1 R0 1 1 1 1 1
圖5配置寄存器定義
R1 R0 分辨率／/位 溫度最大
轉(zhuǎn)換時(shí)間／ms
0 0 9 93.75
0 1 10 187.5
1 0 11 375
1 1 12 750
表1DS18B20分辨率的定義和規(guī)定
由表1可見，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。
高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。
當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第1、2字節(jié)。
單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)。讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃／LSB形式表示。
溫度值格式如圖6所示。
低字節(jié)
23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4
高字節(jié)
S S S S S 26 25 24
圖6溫度數(shù)據(jù)值格式
圖中，S表示符號(hào)位。當(dāng)S＝0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S＝1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表2是部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。
溫度/℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 溫度/℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示
+125 0000 0111 1101 0000 07D0H 0 0000 0000
0000 0000 0000H
+85 0000 0101
0101 0000 0550H -0.5 1111 1111
1111 1000 FFF8H
+26.0625 0000 0001
1001 0001 0191H -10.125 1111 1111
0101 1110 FF5EH
+10.125 0000 0000
1010 0010 00A2H -25.0625 1111 1110
0110 1111 FE6FH
+0.5 0000 0000
0000 1000 0008H -55 1111 1100
1001 0000 FC90H
表2 DS18B20溫度與表示值對(duì)應(yīng)表
DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較。若T＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。
在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)ROM的前56位來計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。
3.DS18B20測(cè)溫原理
如圖7所示，圖中低溫度系數(shù)振蕩器的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1；高溫度系數(shù)振蕩器隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。
圖7 DS18B20測(cè)溫原理圖
圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將-55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。
減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值，圖7中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線形性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程,直到溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。
另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。
四 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路
DS18B20可以采用兩種方式供電：一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖8 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來完成對(duì)總線的上拉。
當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為500us。采用寄生電源供電方式時(shí)，VDD端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。
圖8 DS18B20采用寄生電源的電路圖
第 三 章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)
系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。
一 主程序
主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。
主程序流程見圖9所示。
主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見圖9所示。
圖9 主程序流程圖
二 讀出溫度子程序
讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖10示。
圖10 讀出溫度子程序流程圖
三 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序
溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中，采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖11所示
圖11 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖
四 計(jì)算溫度子程序
計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，
其程序流程圖如圖12所示。
圖12 計(jì)數(shù)溫度子程序流程圖
五 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序
顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。程序流程圖如圖13。
圖13 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖
六 DS18B20的各條ROM命令
1．Read ROM[33H]。這條命令允許總線控制器讀到DS18B20的8位系列編碼、唯一的序列號(hào)和8位CRC碼。只有在總線上存在單只DS18B20時(shí)，才能使用該命令。
如果總線上有不止一個(gè)從機(jī)，則當(dāng)所有從機(jī)試圖同時(shí)傳送信號(hào)時(shí)就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成相“與”的效果）。
2. Match ROM[55H]。這是一條匹配ROM命令，后跟64位ROM序列，讓總線控制器在多點(diǎn)總線上定位一只特定的DS18B20。只有與64位ROM序列完全匹配的DS18B20才能響應(yīng)隨后的存儲(chǔ)器操作。所有與64位ROM序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖。這條命令在總線上有單個(gè)或多個(gè)器件時(shí)都可以使用。
3. Skip ROM[0CCh=H]。這條命令允許總線控制器不用提供64位ROM編碼就使用存儲(chǔ)器操作命令，在單點(diǎn)總線情況下，可以節(jié)省時(shí)間。如果總線上不止一個(gè)從機(jī)，則在Skip ROM命令之后跟著發(fā)一條讀命令。由于多個(gè)從機(jī)同時(shí)傳送信號(hào)，所以總線上就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路下拉效果相當(dāng)于相“與”）。
4. Search ROM[0F0H]。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，總線控制器可能并不知道單線總線上有多少器件或它們的64位ROM編碼。搜索ROM命令允許總線控制器用排除法識(shí)別總線上的所有從機(jī)的64位編碼。
5. Alarm Search[0ECH]。這條命令的流程與Search ROM相同。然而，只有在最近一次測(cè)溫后遇到符合報(bào)警條件的情況下，DS18B20才會(huì)響應(yīng)這條命令。報(bào)警條件定義為溫度高于TH或低于TL。只要DS18B20不掉電，報(bào)警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測(cè)得的溫度值達(dá)不到報(bào)警條件。
6. Write Scratchpad[4EH]。這條命令向DS18B20的暫存器TH和TL中寫入數(shù)據(jù)�？梢栽谌魏螘r(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令來中止寫入。
7. Read scratchpad[0BEH]。這條命令讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從第一字節(jié)開始，一直進(jìn)行下去，直到第九字節(jié)(CRC)讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，則控制器可以在任何時(shí)間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。
8. Copy scratchpad[48H]。這條命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到DS18B20的E2PROM存儲(chǔ)器里，即把溫度報(bào)警觸發(fā)字節(jié)存入非易失性存儲(chǔ)器里。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時(shí)間隙，而DS18B20又忙于把暫存器拷貝到E2PROM存儲(chǔ)器，則DS18B20就會(huì)輸出一個(gè)0，如果拷貝結(jié)束則DS18B20輸出1。如果使用寄生電源，則總線控制器必須在這條命令發(fā)出后立即啟動(dòng)強(qiáng)上拉，并最少保持10ms。
9. Convert[44H]。這條命令啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行后DS18B20保持等待狀態(tài)。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時(shí)間隙，而DS18B20又忙于做時(shí)間轉(zhuǎn)換，則DS18B20將在總線上輸出0；如果溫度轉(zhuǎn)換完成，則輸出1.如果使用寄生電源，則總線控制器必須在發(fā)出這條命令后立即啟動(dòng)強(qiáng)上拉，并保持500ms以上時(shí)間。
10. Recall E2[0B80H]。這條命令把報(bào)警觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。這種拷貝操作在DS18B20上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，這樣器件一上電暫存器里馬上就存在有效的數(shù)據(jù)了。若在這條命令發(fā)出之后讀數(shù)據(jù)隙，器件會(huì)輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識(shí)：0表示忙；1表示完成。
11. Read Power Supply[0B4H]。若把這條命令發(fā)給DS18B20后發(fā)出讀時(shí)間隙，器件會(huì)返回它的電源模式：0表示寄生電源；1表示外部電源。
七 溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法
從DS18B20讀出的二進(jìn)制值必須先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值，才能用于字符的顯示。DS18B20的轉(zhuǎn)換精度為9-12位可選，為了提高精度采用12位。在采用12位轉(zhuǎn)換精度時(shí)，溫度寄存器里的值是以0.0625為步進(jìn)的，即溫度值為溫度寄存器里的二進(jìn)制值乘以0.0626，就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。
通過觀察表4-2可以發(fā)現(xiàn)，一個(gè)十進(jìn)制值與二進(jìn)制值間有很明顯的關(guān)系，就是把二進(jìn)制的高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的高半字節(jié)組成一字節(jié)，這個(gè)字節(jié)二進(jìn)制值化為十進(jìn)制值后，就是溫度值的百、十、個(gè)位值，而剩下的低字節(jié)的低半字節(jié)化成十進(jìn)制后，就是溫度值的小數(shù)部分。因?yàn)樾?shù)部分是半字節(jié)，所以二進(jìn)制值范圍是0-F，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制小數(shù)值就是0，0625的倍數(shù)（0-15倍）。這樣需要4位的數(shù)碼管來顯示小數(shù)部分。實(shí)際應(yīng)用不必有這么高的精度，采用1位數(shù)碼管來顯示小數(shù)，可以精確到0.1℃.
表3就是二進(jìn)制與十進(jìn)制的近似對(duì)應(yīng)關(guān)系表。
小數(shù)部分二進(jìn)制值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
十進(jìn)制 0 0 1 1 2 3 3 4 5 5 6 6 7 8 8 9
表3 小數(shù)部分二進(jìn)制和十進(jìn)制的近似對(duì)應(yīng)關(guān)系表
第 四 章 調(diào)試及性能分析
系統(tǒng)的調(diào)試以程序調(diào)試為主。
硬件調(diào)試比較簡(jiǎn)單，首先檢查電路的焊接是否正確，然后可用萬用表測(cè)試或通電檢測(cè)。
軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進(jìn)行硬件的正確性檢測(cè)，然后分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等的編程和調(diào)試。
由于DS18B20與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對(duì)DS18B20進(jìn)行讀/寫編程時(shí)必須嚴(yán)格地保證讀/寫時(shí)序；否則將無法讀取測(cè)量結(jié)果。本程序采用單片機(jī)匯編編寫，用Waver 3.2編譯器編程調(diào)試。
軟件調(diào)試到能顯示溫度值，而且在有溫度變化時(shí)（例如用手去接觸）顯示溫度能變化，就基本完成。
性能測(cè)試可用制作的溫度計(jì)和已有的成品溫度計(jì)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量比較。由于DS18B20的精度很高，所以誤差指標(biāo)可以限制在+0.5℃以內(nèi)。
另外，-55～~+125 ℃的測(cè)溫范圍使得該溫度計(jì)完全適合一般的應(yīng)用場(chǎng)合，其低電壓供電性能可做成用電池供電的手持電子溫度計(jì)。
DS18B20溫度計(jì)還可以在高低溫報(bào)警、遠(yuǎn)距離多點(diǎn)測(cè)溫控制等方面進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下問題：
DS18B20工作時(shí)電流高達(dá)1.5mA，總線上掛接點(diǎn)數(shù)較多且同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)要考慮增加總線驅(qū)動(dòng)，可用單片機(jī)端口在溫度轉(zhuǎn)換時(shí)導(dǎo)通一個(gè)MOSFET供電。
連接DS18B20的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的，因此在用DS18B20進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配等問題。
在DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號(hào)。一旦某個(gè)DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。
第 五 章 程序清單
DS18B20采用4位LED共陽顯示器顯示測(cè)溫值，顯示精度為0.1 ℃，測(cè)溫范圍為-55～~+125 ℃，用AT89C2051單片機(jī)，12MHz晶振
TIMEL EQU 0E0H
TIMEN EQU 0B1H
TEMPHEAD EQU 36H
BITST DATA 20H
TIME1SOK BIT BITST.1
TEMPONEOK BIT BITST.2
TEMPL DATA 26H
TEMPH DATA 27H
TEMPHC DATA 28H
TEMPLC DATA 29H
TEMPDIN DIT P3.7
ORG 0000H
LJMP START
ORG 00BH
LJMP T0IT
ORG 100H
START: MOV SP , #60H
CLSMEM: MOV R0 , #20H
MOV R1 , #60H
CLSMEM1: MOV @R0,#00H
INC R0
DJNZ R1 , CLSMEM1
MOV TMOD ,#00100001B
MOV TH0, #TIMEL
MOV TL0, #TIMEH
SJMP INIT
ERROR: NOP
LJMP START
NOP
INIT: NOP
SETB ET0
SETB TR0
SETB EA
MOV PSW, #00H
CLR TEMPONEOK
LJMP MAIN
T0IT: PUSH PSW
MOV PSW,#10H
MOV TH0,#TIMEH
MOV TL0,#TIMEL
INC R7
CJNZ R7, #32H,T0IT1
MOV R7, #00H
SETB TIMEISOK
T0IT1: POP PSW
RETI
MAIN: LCALL DISP1
JNB TINE1SOK, MAIN
CLR TIME1SOK
JNB TEMPONEOK ,MAIN2
LCALL READTEMP1
LCALL CONVTEMP
LCALL DISPBCD
LCALL DISP1
MAIN: LCALL READTEMP
SETB TEMPONEOK
LJMP MAIN
INITDS1820: SETB TEMPDIN
NOP
NOP
CLR TEMPDIN
MOV R6 , #0A0H
DJNZ R6 ,$
MOV R6 ,#0A0H
DJNZ R6 ,$
SETB TEMPIND
MOV R6 ,#32H
DJNZ R6 ,$
MOV R6,#3CH
LOOP1820: MOV C , TEMPDIN
JC INITDS1820OUT
DJNZ R6, LOOP1820
MOV R6 , #064H
DJNZ R6 ,$
SJMP TNITDS1820
RET
INITDS1820OUT: SETB TEMPDIN
RET
READDS1820: MOV R7 ,#08H
SETB TEMPDIN
NOP
NOP
READDS1820LOOP: CLR TEMPDIN
NOP
NOP
NOP
SETB TEMPIND
MOV R6 ,#07H
DJNZ R6 ,$
MOV C , TEMPDIN
MOV R6 , #3CH
DJNZ R6 , $
RRC A
SETB TEMPDIN
DJNZ R7 ,READDS1820LOOP
MOV R6 , #3CH
DJNZ R6 , $
RET
WRITEDS1820: MOV R7 ,#08H
SETB TEMPDIN
NOP
NOP
WRITEDS1820LOP: CLR TEMPDIN
MOV R6 ,#07H
DJNZ R6, $
RRC A
MOV TEMPDIN
DJNZ R7 , WRITEDS1820LOP
RET
READTEMP: LCALL INITDS1820
MOV A ,#0CCH
LCALL WRITEDS1820
MOV R6 ,# 34H
DJNZ R6 ,$
MOV A , #44H
LCALL WRITEDS1820
MOV R6 ,# 34H
DJNZ R6 ,$
RET
READTEMP1: LCALL INITDS1820
MOV A , #0CCH
LCALL WRITEDS1820
MOV R6 , #34H
DJNZ R6 , $
MOV A , #0BEH
LCALL WRITEDS1820
MOV R6 , #34H
DJNZ R6 , $
MOV R5 , #09H
MOV B , #00H
READTEMP2: LCALL READDS1820
MOV @R0 , A
INC R0
READTEMP21: LCALL CRC8CAL
DJNZ R5 , READTEMP2
MOV A , B
JNZ READTEMPOUT
MOV A , TEMPHEAD +0
MOV TEMPL , A
MOV A , TEMPHEAD +1
READTEMPOUT: RET
CONVEMP: MOV A , TEMPH
ANL A , #80H
JZ TEMPC1
CLR C
MOV A , TEMPL
CLP A
ADD A, #01H
MOV TEMPL , A
MOV A , TEMPH
CLP A
ADDC A , #00H
MOV TEMPH , A
MOV TEMPHC , #0BH
SJMP TEMC11
TEMPC1: MOV TEMPHC , #0AH
TEMPC11: MOV A , TEMPHC
SWAP A
MOV TEMPHC , A
MOV A , TEMPL
ANL A , #0FH
MOV DPTR , #TEMPDOTTAB
MOVC A , @A+DPTR
MOV TEMPLC , A
MOV A , TEMPL
ANL A , #0F0H
SWAP A
MOV TEMPL , A
MOV A , TEMPH
ANL A , #0FH
SWAP A
ORL A , TEMPL
LCALL HEX2BCD1
MOV TEMPL , A
ANL A , #0F0H
SWAP A
ORL A , TEMPHC
MOV TEMPHC , A
MOV A , TEMPL
ANL A , #0FH
SWAP A
ORL A , TEMPLC
MOV TEMPLC , A
MOV A , R7
JZ TEMPC12
ANL A , #0FH
SWAP A
MOV A , TEMPHC
ANL A , #0FH
ORL A , R7
TEMPC12: RET
TEMPDOTTAB: DB 00H, 01H, 01H, 02H, 03H, 03H, 04H, 04H, 05H, 06H,
BCD1：MOV B , #064H
DIV AB
MOV R7 , A
MOV A , #0AH
XCH A , B
DIV AB
SWAP A
ORL A , B
RET
CRC8CAL: PUSH ACC
MOV R7 , #08H
CRC8LOOP1: XRL A , B
RRC A
MOV A , B
JNC CRC8LOOP2
XRL A , #18H
CRC8LOOP2: RRC A
MOV B , A
POP ACC
RR A
PUSH ACC
DJNZ R7 , CRC8LOOP1
POP ACC
RET
END
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