基于DS18B20温度传感器温控系统的Proteus仿真

安徽理工大学机械电子工程1/10来自jasmine。email:[e-mail]基于DS18B20温度传感器温控系统的Proteus仿真DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司推出的支持“一线总线”接口的传感器。具有功耗低、性能高、抗干扰能力强的特点，可以直接将温度转化为串行数字信号供处理器处理。DS18B20传感器具有以下一些特性：（1）测温范围-55℃至+125℃，在-10℃至+85℃时的精度为正负0.5℃；（2）适应电压的范围在3.0至5.5V；（3）单线接口，只用一条口线就可以与微处理器的双向通信；（4）支持多点组网，多个DS18B20并接在一根口线上就可实现多点测温；（5）测量结果直接输出数字温度信号，通过单线串行传输给微处理器；（6）具有负压特性，电源极性接反芯片不会烧坏，只是不能正常工作；（7）可编程分辨率为9至12位，对应的分辨温度分别是0.5℃，0.25℃，0.125℃，0.0625℃，能够实现高精度测温。（8）在9位分辨率时可在93.75ms内把温度值转换为数字；在12位分辨率时可在750us内把温度值转换为数字；（9）传送数据时可传送CRC校验码，抗干扰纠错能力强。DS18B20的引脚封装图如下：各引脚定义如下：安徽理工大学机械电子工程2/10来自jasmine。email:[e-mail]：电源地DQ：信号输入输出VDD：电源正极NC：空DS18B20单总线技术：DS18B20采用单条信号线，既可以传输数据，也可以传输时钟。其数据传输是双向的，这种单总线技术线路简单，硬件开销小，成本低廉，便于总线扩展与维护。单总线通常需要外接一个4.7K的上拉电阻。它与处理器的连接非常简单，通常连接方式如下图：DQ端外接一个上拉电阻，与处理器的任一端口连接。DS18B20工作原理1．ROM功能命令（1）[33H]ReadROM读ROM。把DS18B20传感器的ROM中编码读出来。（2）[55H]MatchROM匹配ROM。发出该命令接着会发送64位包含具体DS18B20序列号的ROM编码，与该编码序列号相同的DS18B20就会做出响应，序列号不匹配的DS18B20继续等待，不做响应。由于不同的DS18B20序列号不一样，所以通过该命令可以访问控制具体的DS18B20。（3）[F0H]SearchROM搜索ROM。用于识别各个DS18B20的64位ROM。（4）[CCH]SkipROM跳过ROM。当只有一个DS18B20时，使用该命令可以忽略64位ROM地址，直接向DS18B20发送温度变换命令。安徽理工大学机械电子工程3/10来自jasmine。email:[e-mail]（5）[ECH]AlarmSearch告警搜索。执行后，温度超出上限或者下限的芯片做出响应。主机与多个DS18B20连接，要对众多在线DS18B20的某一个进行通信，首先要逐个与DS18B20连接，读出其序列号；然后将所有的DS18B20挂接到总线上，单片机发出匹配指令55H，接着主机提供64位序列，之后就可以与序列号相应的DS18B20进行数据交换。主机与单个DS18B20连接时，不需要读取或者匹配ROM，只要使用跳过指令CCH，就可以进行数据转换和读取操作。（1）[44H]ConvertT温度转换。启动DS18B20进行温度转换。12位精度转换时最长为750ms，转换结束后将数据存入内部9字节的RAM。（2）[4EH]WriteScratchpad写暂存器。发出该命令后，将两字节的数据写入内部RAM的第2、3字节，作为上、下限温度数据。（3）[BEH]ReadScratchpad读暂存器。读取内部9字节的温度数据。（4）[48H]CopyScratchpad复制暂存器。将RAM中的第2、3字节的内容复制到E2PROM。（5）[B8H]RecallE2重调E2PROM。将E2PROM内容恢复到RAM中的第3、4字节。（6）[B4H]ReadPowerSupply读供电方式。读取DS18B20的供电模式。2．工作时序图（1）初始化Step1：数据线置低电平Step2：延时800us左右（时间范围为480us至960us）Step3：数据线拉高电平Step4：延时40us左右（时间范围为15us至60us）（2）读数据逐位读取数据，然后把8位数据组成1个字节。编写程序时分为两个部分，一个实现读取一位数据，另一个实现读取一个字节数据。安徽理工大学机械电子工程4/10来自jasmine。email:[e-mail]读取数据步骤：Step1：数据线置低电平Step2：延时5us左右（大于1us即可）Step3：数据线拉高电平Step4：延时10us左右（这次延时和第一次延时之和接近15us左右）Step5：读取一位数据Step6：延时60us左右（大于45us即可）Step7：重复上面步骤，直到读完一个字节（3）写数据写数据分为写数据位1和数据位0。写数据位1步骤：Step1：数据线置低电平Step2：延时5us左右（大于1us即可）Step3：数据线拉为高电平Step4：延时70us左右（大于55us即可）写数据位0步骤：Step1：数据线置低电平Step2：延时70us左右（大于60us即可）Step3：数据线拉高电平Step4：延时5us左右（不要太小）根据DS18B20的结构和性能，在Proteus中构建仿真工程，电路连接图如下：安徽理工大学机械电子工程5/10来自jasmine。email:[e-mail]上面的电路要实现的功能是，把传感器测量的温度显示到1602液晶上。温度变化的范围是0℃至99.9℃，温度传感器通过设置可以设定温度调节的步长，这里取温度变化的步长为0.1℃，设置如下图：安徽理工大学机械电子工程6/10来自jasmine。email:[e-mail]设置好之后，就可以根据DS18B20的特性和控制方式编写程序。参考程序如下：#includereg52.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodedisp[]=0123456789;ucharcodedisp2[]=Tempreture;ucharcodedisp3[]=^C;sbitlcden=P2^0;sbitlcdrw=P2^1;sbitlcdrs=P2^2;sbittempt=P2^3;uintu_temp;//定义无符号整型形参floatf_temp;//定义浮点型形参voiddelay(uintx)//延时500ms程序{uinti,j;安徽理工大学机械电子工程7/10来自jasmine。email:[e-mail](i=0;ix;i++)for(j=0;j130;j++);}voidwrite_com(ucharcom)//液晶写命令{lcdrs=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;delay(5);}voidwrite_data(uchardate)//液晶写数据{lcdrs=1;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;delay(5);}voidlcd_init()//液晶初始化{lcden=0;lcdrw=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);}voiddisplay_tempt(uintdate)//温度数据显示{uchari,j,k;i=date/100;//十位j=date%100/10;//个位k=date%100%10;//小数位write_com(0x80+0x40+5);write_data(disp[i]);安徽理工大学机械电子工程8/10来自jasmine。email:[e-mail]_data(disp[j]);write_data('.');write_data(disp[k]);}voidreset_tempt()//DS18B20复位，初始化{uinti;tempt=0;i=90;//延时while(i0)i--;tempt=1;i=4;//延时while(i0)i--;}bitread_bit()//读一位DS18B20数据{uinti;bitdat;tempt=0;i++;//延时tempt=1;i++;//延时i++;dat=tempt;i=8;//延时while(i0)i--;returndat;}ucharread_tempt()//读一个字节DS18B20数据{uchari,j,dat;dat=0;for(i=1;i=8;i++){j=read_bit();dat=(j7)|(dat1);//将读取的数据位按读取先后顺序，}//从低位到高位（从右往左）排列保存到datreturndat;}voidwrite_byte(uchardat)//写一个字节数据到DS18B20安徽理工大学机械电子工程9/10来自jasmine。email:[e-mail]{uinti;ucharj;bittestbit;for(j=1;j=8;j++){testbit=dat&0x01;//每次只写一位数据dat=dat1;if(testbit){tempt=0;i++;//延时tempt=1;i=8;//延时while(i0)i--;}else{tempt=0;i=8;//延时while(i0)i--;tempt=1;i++;//延时i++;}}}voidconvert_tempt()//DS18B20开始获取温度并进行转换{reset_tempt();delay(1);write_byte(0xcc);write_byte(0x44);}uintget_tempt()//读取DS18B20寄存器中的温度数据{uchara,b;reset_tempt();delay(1);write_byte(0xcc);write_byte(0xbe);a=read_tempt();安徽理工大学机械电子工程10/10来自jasmine。email:[e-mail]=read_tempt();u_temp=b;u_temp=8;u_temp=u_temp|a;f_temp=u_temp*0.0625;//精度为12位，所以分辨率为0.0625u_temp=f_temp*10;//乘以10，将实际温度扩大10倍returnu_temp;//返回的u_temp是整型数据}voiddisplay()//静态文字显示{uchari,j;write_com(0x80+3);for(i=0;i10;i++){write_data(disp2[i]);}write_com(0x80+0x40+10);for(j=0;j2;j++){write_data(disp3[j]);}}voidmain()//主函数{uchari;lcd_init();display();while(1){convert_tempt();for(i=0;i10;i++){display_tempt(get_tempt());}}}谨供参考学习使用，如有错误欢迎指正。