單片机应用实验指导书-实验8-V2.docVIP

实验八 数字温度传感器实验 实验名称：数字温度传感器实验 学时安排：2学时 实验类别：设计性 实验要求：选做 ￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣ 一、实验目的和任务 1、熟悉单总线及DS18B20传感器的特性和工作原理。 2、掌握DS18B20测温系统的硬件结构及程序实现方法。 二、实验原理简介 温度传感器有热电阻、热电偶、PN结、数字温度传感器等类型。其中，数字温度传感器采用集成电路技术，将温度传感元件、数字量转换电路、数据存储器、外部通信接口等部件集成在一块芯片上，可在单片机控制下，通过串行信号线输出数字形式的温度值。 DS18B20是DALLAS公司生产的单总线（1-Wire）接口的数字温度传感器，数据传输仅需一根信号线。温度测量范围为-55～+125℃，在-10～+85℃范围内，精度可达±0.5℃，有效数据位数可通过程序设置为9～12位，12位时分辨率可达0.0625℃。每个DS18B20具有唯一64位序列码，多个器件可并联在一根数据线上，实现多点测温。 图8-1为ZSC-1实验箱DS18B20测温电路的具体结构。DS18B20的数据线DQ外加4.7K上拉电阻并与1#单片机P3.7相连，8位共阳极LED数码管用于显示DS18B20所测温度（实际只用3位）。 图8-1 DS18B20测温电路 单片机按照单总线协议的时序要求，通过DS18B20的数据线DQ先对其进行初始化，初始化成功后，发送命令字CCH，跳过ROM序列码匹配操作（多个DS18B20并联时才需要通过ROM序列码匹配命令来选择某个DS18B20），接下来发送命令字44H，启动DS18B20进行温度转换。转换一次所需时间为93.75~750ms（取决于DS18B20的位数设置，12位对应的转换时间为750ms）。此后，单片机对DS18B20重新进行初始化，并相继发送CCH和BEH命令，再进行连续两字节读操作，即可得到16位温度值（低字节在先）。 DS18B20温度值采用16位补码，其格式如图8-2所示。低字节中的D-1~D-4为小数位，12位分辨率时全部有效，11位分辨率时D-4无效，10位分辨率时D-4和D-3无效，9位分辨率时D-4、D-3和D-2无效。高字节中的S为符号位，温度为正时全为0，温度为负时全为1。 低字节 D3 D2 D1 D0 D-1 D-2 D-3 D-4 高字节 S S S S S D6 D5 D4 图8-2 DS18B20温度值格式 DS18B20所有总线读写操作都由一个初始化序列开始，如图8-3所示。单总线平时为高电平状态，初始化时，单片机先将单总线拉低至少480us然后再释放（总线将通过4.7K上拉电阻迅速拉高），从而发出一个复位脉冲。正常情况下，DS18B20会在检测到总线释放后，先等待15-60us，然后将总线拉低60-240us，再释放。至此，完成一个初始化序列。 图8-3 DS18B20初始化序列 DS18B20读写操作包括单片机向DS18B20发送命令、参数以及DS18B20向单片机发送序列码、温度值、CRC校验码等，每个字节包括8位，传输时低位在先，且每位各对应一个时隙（time slot）。DS18B20每个时隙至少为60us，并且两个相邻时隙之间至少需要1us的恢复时间。 图8-4所示的位写时隙给出了单片机通过单总线向DS18B20发送1位数据的定时要求。发送0时，单片机将总线拉低60-120us，然后释放至少1us；发送1时，单片机先将总线拉低，然后在1-15us内释放总线，直到时隙结束。 图8-4 DS18B20位写时隙 图8-5所示的位读时隙给出了单片机通过单总线从DS18B20接收1位数据的定时要求。单片机将总线拉低至少1us然后释放，并在15us内采样总线实际状态，采样得到的0或1作为当前接收位（即DS18B20当前发送位）。 图8-5 DS18B20位读时隙 三、实验设备 1、PC机一台； 2、ZSC-1单片机实验箱1、编写程序，利用DS18B20检测温度，并通过数码管显示。 ① 在Keil中编写源程序。C语言参考程序如下： /************************************************************************ 本程序利用DS18B20检测温度，并通过数码管显示。 ************************************************************************/ /********************************头文件声明**********