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大家好， 通过前一期的学习， 我们已经对ICD2 仿真烧写器和增强型PIC 实验板的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了如何用单片机来控制发光管、继电器、蜂鸣器、按键、数码管、RS232 串口、步进电机等资源，体会到了学习板的易用性与易学性，看了前几期实例，当你实验成功后一定很兴奋，很有成就感吧！现在我们就趁热打铁，再向上跨一步，一起来学习一下DS18B20 数字温度传感器的工作原理及使用方法，这样我们用单片机来读取温度数值，可以做出很多温控方面的小产品来，如温度计，温度控制继电器的应用系统。 一、 单总线温度传感器DS18B20简介 DS18B20 是DALLAS 公司生产的单总线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、搞干扰能力强、易配处理器等优点，特别适用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（提供9 位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它具有3 引脚TO － 92 小体积封装形式，温度测量范围为－ 55℃～＋ 125℃，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20 可以并联到3 根或2 根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20 非常适用于远距离多点温度检测系统。 二、 DS18B20外形、引脚及时序 外形及引脚如图1 所示。
图1 管脚排列图 在TO-92 和SO-8 的封装中引脚有所不同，具体差别请查阅有关手册，在TO-92 封装中引脚分配如下： 1（GND）：地 2（DQ）：单总线数据输入输出引脚 3（VDD）：可选的电源引脚（在某些应用场合可以不接） 单总线有一个主机，能够控制一个或多个从机设备。主机可以是微处理器，从机可以是单总线器件，它们之间的数据交换只通过一条信号线。 当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作；当有多个从设备时，系统则按多节点系统操作。主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连接到这个数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线，其内部等效电路图如图2 所示。单总线通常要求接一个约为4.7K 左右的上拉电阻，这样，当总线空闲时，其状态为高电平。主机和从机之间的通信可以通过三个步骤完成，分别是初始化单总线器件、识别单总线器件、数据交换。由于它们是主从结构，只有主机呼号从机时，从机才能应答，因此主机访问单总线器件时都必须严格遵循单总线命令序列。如果出现序列混乱，单总线器件将不响应主机。
图2 内部等效电路图 所有单总线器件的读、写时序至少需要60μS，且每两个独立的时序间至少需要1μS的恢复时间。在写时序中，主机将在拉低总线15μS 之内释放总线，并向单总线器件写“1”；如果主机拉低总线后能保持至少60μS 的低电平，则向总线器件写“0”。单总线器件仅在主机发出读时序时才向主机传输数据，所以，当主机向单总线器件发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便单总线器件能传输数据。 三、DS18B20工作过程 DS18B20 内部的“低温度系数振荡器”频率随温度变小，振荡信号送计数器1，“高温度系数振荡器”振荡频率随温度变化，振荡信号送计数器2。两者的计数差与温度成正比。DS18B20内部的温度寄存器中的温度值以9 位数据格式表示，最高位为符号位，其余8 位以二进制补码形式表示温度值。测温结束时，这9 位数据转存到暂存存储器的前两个字节中，符号位占用第一字节，8 位温度数据占据第二字节。但因符号位扩展成高8 位，所以最后以16 位补码形式读出。 DS18B20 内部的比较器以四舍五入的量化方式确定温度寄存器的最低有效位。四舍五入最大量化误差为±1/2LSB，即0.25℃。 而一般模拟量输出的温度传感器我们还需要加上一个AD 模数转换电路才可以将数据传给单片机，但是DS18B20 的输出口可以直接和单片机I/O 口相连，我们只需要操作单片机的一个I/O 口，就可以获得温度值了，使用更加简单、方便。 现在，我们来一起看一个数字温度通过数码管显示的例子，通过一个实例，相信会给大家带来一个感性的认识。 四、温度采集应用实例 首先，我们来看一下增强型PIC 实验板上的DS18B20 温度传感器的接口电路，因为我们需要将软件和硬件相结合进行考虑如何来编程，完成该实验的硬件原理图如图3 所示，J5 为实验板上温度传感器的接口，传感器输出的数据与单片机的RD5 口相连，七段数码管D5、D7、D8组成了显示单元，字形码的数据通过RC 口送入，各数码管的显示片选信号分别不同的RA 口进行控制。
图3 硬件原理图 对于单片机软件的编程，我们使用MPLabIDE 软件来进行C 语言编程，它是我们的编程环境，同时我们可以通过使用ICD2 仿真烧写器和增强型PIC 实验板连接进行程序的仿真调试和烧写步骤，具体的操作步骤，我们已经在前几期做了详细的说明和介绍，在此就不再重复说明，读者朋友可以参阅以前的文章或直接登陆我们的网站查看资料。现在我们可以输入程序代码进行调试了，我们在MPLab IDE 软件中新建工程，加入源程序代码，同时进行芯片型号的选择和配置位的设置，我们实验所用的芯片型号为PIC16F877A。编写的程序代码如下： #include// 包含头文件 #define uch unsigned char // 宏定义 # define DQ RD5 // 端口定义 # define DQ_DIR TRISD5 // 端口定义 # define DQ_HIGH（） DQ_DIR =1 # define DQ_LOW（） DQ = 0; DQ_DIR = 0 // 设置数据口为输出 // 变量定义 unsigned char TLV=0; // 采集到的温度高8 位 unsigned char THV=0; // 采集到的温度低8 位 unsigned char TZ=0; // 转换后的温度值整数部分 unsigned char TX=0; // 转换后的温度值小数部分 unsigned int wd; // 转换后的温度值BCD 码形式 unsigned char shi; // 整数十位 unsigned char ge; // 整数个位 unsigned char shifen; // 十分位 unsigned char baifen; // 百分位 unsigned char table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; // 共阴LED 段码表 0-9 的显示代码 void delay（char x,char y） // 函数功能： 数码管延时子程序 { char z; do{ z=y; do{;}while（--z）； }while（--x）； } void display（） // 函数功能： 数码管显示子程序 { TRISA=0X00; // 设置A 口全为输出 PORTC=table[shi]; // 显示整数十位 PORTA=0xEF; delay（10,70）； PORTC=table[ge]&0x7F; // 显示整数个位，并 点亮小数点 PORTA=0xDF; delay（10,70）； PORTC=table[shifen]; // 显示小数十分位 PORTA=0xFB; delay（10,70）； PORTC=table[baifen]; // 显示小数百分位 } void init（） // 函数功能： 系统初始化函数 { ADCON1=0x07; // 设置A 口为普通数字口 TRISA=0x00; // 设置A 口方向为输出 TRISD=0x00; // 设置D 口方向为输出 TRISC=0x00; PORTD=0xff; } reset（void） // 复位DS18B20 函数函数 { char presence=1; while（presence） { DQ_LOW（） ; // 主机拉至低电平 delay（2,70）； // 延时503us DQ_HIGH（）； // 释放总线等电阻拉高总线， 并保持15~60us delay（2,8）； // 延时70us if（DQ==1） presence=1; // 没有接收到应答信号，继续复位 else presence=0; // 接收到应答信号 delay（2,60）； // 延时430us } } void write_byte（uch val） // 写18b20 写字节函数函数 { uch i; uch temp; for（i=8;i>0;i--） { temp=val&0x01; // 最低位移出 DQ_LOW（）； NOP（）； NOP（）； NOP（）； NOP（）； NOP（）； // 从高拉至低电平， 产生写时间隙 if（temp==1） DQ_HIGH（）； // 如果写1, 拉高电平 delay（2,7）； // 延时63us DQ_HIGH（）； NOP（）； NOP（）； val=val》1; // 右移一位 } } uch read_byte（void） // 函数功能：18b20 读字节函数函数 { uch i; uch value=0; // 读出温度 static bit j; for（i=8;i>0;i--） { value》=1; DQ_LOW（）； NOP（）； NOP（）； NOP（）； NOP（）； NOP（）； NOP（）； //6us DQ_HIGH（）； // 拉至高电平 NOP（）； NOP（）； NOP（）； NOP（）； NOP（）； //4us j=DQ; if（j） value|=0x80; delay（2,7）； //63us } return（value）； } void get_temp（） // 函数功能： 启动温度转换函数函数 { int i; DQ_HIGH（）； reset（）； // 复位等待从机应答 write_byte（0xCC）； // 忽略ROM 匹配 write_byte（0x44）； // 发送温度转化命令 for（i=20;i>0;i--） { display（）； // 调用多次显示函数，确保温度转换完成所需要的时间 } reset（）； // 再次复位，等待从机应答 write_byte（0xCC）； // 忽略ROM 匹配 write_byte（0xBE）； // 发送读温度命令 TLV=read_byte（）； // 读出温度低8 位 THV=read_byte（）； // 读出温度高8 位 DQ_HIGH（）； // 释放总线 TZ=（TLV》4）|（THV《4）&0x3f; // 温度整数部分 TX=TLV《4; // 温度小数部分 if（TZ>100） TZ/100; // 不显示百位 ge=TZ%10; // 整数部分个位 shi=TZ/10; // 整数十位 wd=0; if （TX & 0x80） wd=wd+5000; if （TX & 0x40） wd=wd+2500; if （TX & 0x20） wd=wd+1250; if （TX & 0x10） wd=wd+625; // 以上4 条指令把小数部分转换为BCD 码形式 shifen=wd/1000; // 十分位 baifen=（wd%1000）/100; // 百分位 NOP（）； } void main（） // 主函数 { init（）； // 调用系统初始化函数 while（1） { get_temp（）； // 调用温度转换函数 display（）； // 调用结果显示函数 } } 编好程序后，读者朋友可以先将DS18B20温度传感器插上实验板，如图4 所 关键字：PIC单片机 温度采集 编辑：什么鱼 引用地址：http://news./mcu/ic487157.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有，本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播，或不应无偿使用，请及时通过电子邮件或电话通知我们，以迅速采取适当措施，避免给双方造成不必要的经济损失。上一篇：PIC单片机之步进电机
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