温度检测和控制实验报告

实验三十二温度传感器温度控制实验、实验目的了解温度传感器电路的了解温度控制的基本原理3•掌握一线总线接口的使用、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。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的电压围，使系统更灵活、方便。DS18B20测量温度围为-55°C〜+125°C,在-10〜+85°C围精度为土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部结构为符号位。DS18B20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0.0625C/LSB形式表达，其中ShitTkiJbillhi2hit1LS血俺$|T1FT2屮1twt\5bii11加IkAbii11biiLnHl9bilSMSByirsSSs2*LSByte:Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0232221202-12-22-32-4MSByte:Bit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8SSSSS262524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+125C的数字输出为07D0H,+25.0625C的数字输出为0191H,-25.0625C的数字输出为FF6FH,-55C的数字输出为FC90H。温度数据输出（二进制）数据输出（十八进制）+125C000001111101000007D0h+85C00000101010100000550h+25.0625C00000001100100010191h+10.125C000000001010001000A2h+0.5C00000000000010000008h0C00000000000000000000h-0.5C1111111111111000FFF8h-10.125C1111111101011110FF5Eh-25.0625C1111111001101111FE6Fh-55C1111110010010000FC90hDS18B20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的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，这三个字节的容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于部计算。第九个字节是冗余检验字节。该字节各位的意义如下：TMR1R011111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）分辨率设置表R1R0分辨率温度最大转换时间009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms根据DS18B20的通讯，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。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1C,按一次‘降低’键，恒温值减小1C。恒温值在2C〜50C围可调。当实际温度低于设定的恒定温度2C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2C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、实验容及步骤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。打开KeiluVision2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0C,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LEDBUFEQU60H；显示缓存1TEMPEQU65H；显示缓存2UPEQU1；1键定义为增加键DOWNEQU2；2键定义为减小键LOWLIMITEQU2；设定值最低为2HIGHLIMITEQU50；设定值最高为50FLAG1EQU38H；是否到DS18B20标志位SETTEMPEQU50H；温度设定值缓存CURTEMPEQU29H；温度实际值缓存DINBITP3.0；串行显示数据口CLKBITP3.1；串行显示时钟口ORG0000HLJMPSTARTORG0100HSTART:MOVSETTEMP，#20；设定值初值20MLOOP:LCALLTESTKEY；测试键盘是否有键按下CJNEA，#03H，KEYPRESSED；有键按下，处理按键MLOOP1:ACALLDISPLAYRESULT；无键按下，调显示ACALLDISPLAYLEDACALLGET_TEMPER；调用读温度子程序MOVA，CURTEMPJBACC.7，LE0；为负值CLRCLCALLGETKEYMOVB,AXRLA,#DOWNJNZKEY0MOVA,SETTEMPXRLA,#LOWLIMITJZKEY1DECSETTEMPSJMPKEY1KEY0:MOVA,BXRLA,#UPJNZKEY1MOVA,SETTEMPXRLA,#HIGHLIMITJZKEY1INCSETTEMPKEY1:LJMPMLOOP1KEYPRESSED:；处理按键MOVB,SETTEMPDECBDECBSUBBA,BJNCGN2LE0:SETBP3.2SJMPGN4GN2:MOVA,CURTEMPSETBCMOVB,SETTEMPINCBINCBSUBBA,BJCGN4CLRP3.2SJMPGN4GN4:ACALLDELAY1LJMPMLOOP；为正值时与设定值比较；小于（设定值-2），加热；大于（设定值+2），停止加热；大循环；读取键值；这是DS18B20复位初始化子程序；主机发出延时537微秒的复位低脉冲INIT_1820:SETBP2.0NOPCLRP2.0MOVR1,#3TSR1:MOVR0,#107DJNZR0,$DJNZR1,TSR1SETBP2.0；然后拉高数据线NOPNOPNOPMOVR0,#25HTSR2:JNBP2.0,TSR3DJNZR0,TSR2LJMPTSR4TSR3:SETBFLAG1LJMPTSR5TSR4:CLRFLAG1LJMPTSR7TSR5:MOVR0,#117TSR6:DJNZR0,TSR6TSR7:SETBP2.0RET；等待DS18B20回应；延时；置标志位,表示DS1820存在；清标志位,表示DS1820不存在；时序要求延时一段时间GET_TEMPER:；读出转换后的温度值SETBP2.0LCALLINIT_1820；先复位DS18B20JBFLAG1,TSS2RET；判断DS1820是否存在?若DS18B20不存在则返MOVA,#0CCH；跳过ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H；发出温度转换命令LCALLWRITE_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LCALLDELAY1LCALLINIT_1820；准备读温度前先复位MOVA,#0CCH；跳过ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH；发出读温度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200；将读出的温度数据保存到35H/36HMOVA,CURTEMPMOVC,40H；将28H中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCAMOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOVCURTEMP,ARET；写DS18B20的子程序（有具体的时序要求）MOVR2,#8；一共8位数据CLRCTSS2:WRITE_1820: