河南農業大學
《智慧型儀器設計實習》
設計說明書
題目： 基於ds18b20的溫控系統
學院理學院
專業： 電子資訊科學與技術
班級07電科4班
學號0708101099
姓名徐亞利
指導教師
成績時間： 2010 年 11 月 29 日至 2010 年 12 月 13 日
智慧型儀器設計實習
設計任務書
題目基於ds18b20的溫控系統
專業、班級 07電科4班學號 0708101099姓名
主要內容、基本要求、主要參考資料等：
主要內容：
功能要求：完成溫控制系統的設計
1） 在設定模式下，使用者可以通過按鍵設定允許最高溫度th 、允許最低溫度tl 及轉換精度。
2） 在測溫模式下,實時測出當前溫度並顯示。（可採用led顯示或lcd顯示，顯示結果精度不得低於0.1°c）。
3）在測溫模式下，實時比較當前溫度與報警溫度，當高於高溫報警th 時，系統紅燈亮，聲音警報響，同時啟動冷卻電路開始製冷(冷卻電路的啟動用繼電器控制)；當在高溫報警th與低溫報警tl 之間時，系統綠燈亮。
上述內容為基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。
基本要求：
● 明確設計任務，複習與查閱有關資料。設計所用硬體晶元按給定使用。
● 按要求對設計進行簡要說明，總體設計方案，各部分的詳細設計。
● 寫出體會和總結。
要求全部使用a4紙列印稿，不少於。
主要參考資料：
● 李朝青編．《微控制器原理及接**術》(簡明修訂版)．北京航空航天大學出版社，1998
● 馮克．《mcs-51微控制器實用子程式及其應用例項》．黑龍江科學技術出版社，1990
● 楊欣榮等．《智慧型儀器原理、設計與發展》．中南大學出版社，2003
● 孫傳友等．《感測技術基礎》． 電子工業出版社，2001
● 王福瑞等．《單片微機測控系統設計大全》．北京航空航天大學出版社，1999
● 科技期刊：《微控制器與嵌入式系統應用》、《實用測試技術》、《自動化儀表》、《感測器世界》、《測控技術》、《電子技術應用》等2023年以後各期。
完成期限： 2023年12月13日
指導教師簽名
一、背景及意義
隨著電子技術的發展，人們的生活日趨數位化，微控制器控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數字溫度計就是乙個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數微控制器技術入手，一切向著數位化控制，智慧型化控制方向發展。多功能的數字溫度計可以給我們的生活帶來很大的方便；支援「一線匯流排」介面的溫度感測器簡化了數字溫度計的設計，降低了成本；以美國maxim/dallas半導體公司的單匯流排溫度感測器ds18b20為核心，以atmel公司的at89s52為控制器設計的ds18b20溫度控制器結構簡單、測溫準確、具有一定控制功能的智慧型溫度控制器。
二、系統分析
美國達拉斯（d.allas）公司生產的單匯流排數字式溫度感測器，由於具有結構簡單、不需要外接電路、可用一根i/o資料線既供電又傳輸資料、可由使用者設定溫度報警界限等特點，近年來廣泛用於各個需要測量和控制溫度的地方。前些年，整合式數字溫度感測器ds18b20的出現開闢了溫度感測器技術的新領域，它利用單匯流排的特點可以方便的實現多點溫度的測量。
而可組網數字式溫度感測器ds18b20則是ds1820的更新產品，利用它，使用者可以方便的構建適合自己的測溫系統，同時，ds18b20可以提高系統的抗干擾性，使系統的設計更靈活、方便，而且適合在惡劣的環境下進行溫度測量。ds18b20的內部結構ds18b20內部結構如圖1所示，主要由4部分組成：64位rom、溫度感測器、非揮發的溫度報警觸發器th和tl、配置暫存器。
ds18b20的管腳排列如圖2所示，dq為數碼訊號輸入／輸出端；gnd為電源地；vdd為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地，見圖4）。
rom中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該ds18b20的位址序列碼，每個ds18b20的64位序列號均不相同。64位rom的排的迴圈冗餘校驗碼（crc=x8＋x5＋x4＋1）。rom的作用是使每乙個ds18b20都各不相同，這樣就可以實現一根匯流排上掛接多個ds18b20的目的。
圖1 ds18b20的內部結構
圖2 ds18b20的管腳排列
ds18b20詳細引腳功能描述
ds18b20中的溫度感測器完成對溫度的測量，用16位符號擴充套件的二進位制補碼讀數形式提供，以0.0625℃/lsb形式表達，其中s為符號位。ds18b20 溫度/數字對應關係如下表1所示:
表1 實測溫度和數字輸出的對應關係:
table 1 relationship between measured temperatures and digital output
ds18b20內部暫存儲存器的第5個位元組是結構暫存器，它主要用於確定溫度值的數字轉換解析度，位元組結構如下
其中 r1,r2用於設定解析度，如下表2所示
表2 ds18b20解析度設定表
三、系統硬體設計
ds18b20與微控制器的典型介面設計
圖3以mcs－51系列微控制器為例，畫出了ds18b20與微處理器的典型連線。圖3（a）中ds18b20採用寄生電源方式，其vdd和gnd端均接地，圖3（b）中ds18b20採用外接電源方式，其vdd端用3v～5.5v電源供電。
圖3（a） 寄生電源工作方式
圖3（b） 外接電源工作方式
四、系統軟體設計
ds18b20的一線工作協議流程是：初始化→rom操作指令→儲存器操作指令→資料傳輸。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序
初始化時序
寫時序讀時序
3個子程式：init為初始化子程式，write為寫（命令或資料）子程式，read為讀資料子程式，所有的資料讀寫均由最低位開始。
ini11:clrdat
djnzr2,ini11；主機發復位脈衝持續3μs×200=600μs
setbdat；主機釋放匯流排，口線改為輸入
movr2,＃30
in12:djnzr2,ini12；ds18b20等待2μs×30=60μs
clrc
orlc,dat；ds18b20資料線變低（存在脈衝）嗎？
jcini10；ds18b20未準備好，重新初始化
movr6,＃80
ini13:orlc,dat
jcini14；ds18b20資料線變高，初始化成功
djnzr6,ini13；資料線低電平可持續3μs×80=240μs
sjmpini10；初始化失敗，重來
ini14:movr2,＃240
in15:djnzr2,ini15；ds18b20應答最少2μs×240=480μs
retwrite:clrea
movr3,＃8；迴圈8次，寫乙個位元組
wr11:setbdat
movr4,＃8
rrca；寫入位從a中移到cy
clrdat
wr12:djnzr4,wr12
；等待16μs
movdat,c；命令字按位依次送給ds18b20
movr4,＃20
wr13:djnzr4,wr13
；保證寫過程持續60μs
djnzr3,wr11
；未送完乙個位元組繼續
setbdat
retread:clrea
movr6,＃8；迴圈8次，讀乙個位元組
rd11:clrdat
movr4,＃4
nop；低電平持續2μs
setbdat；口線設為輸入
rd12:djnzr4,rd12
；等待8μs
movc,dat
；主機按位依次讀入ds18b20的資料
rrca；讀取的資料移入a
movr5,＃30
rd13:djnzr5,rd13
；保證讀過程持續60μs
djnzr6,rd11
；讀完乙個位元組的資料，存入a中
setbdat
ret主機控制ds18b20完成溫度轉換必須經過三個步驟：初始化、rom操作指令、儲存器操作指令。必須先啟動ds18b20開始轉換，再讀出溫度轉換值。
假設一線僅掛接乙個晶元，使用預設的12位轉換精度，外接供電電源，可寫出完成一次轉換並讀取溫度值子程式getwd。
getwd:lcallinit
mova,＃0cch
lcallwrite；發跳過rom命令
mova,＃44h
lcallwrite；發啟動轉換命令
lcallinit
mova,＃0cch；發跳過rom命令
lcallwrite
mova,＃0beh；發讀儲存器命令
lcallwrite
lcallread
movwdlsb,a
；溫度值低位位元組送wdlsb
lcallread
movwdmsb,a
；溫度值高位位元組送wdmsb
ret……
子程式getwd讀取的溫度值高位位元組送wdmsb單元，低位位元組送wdlsb單元，再按照溫度值位元組的表示格式及其符號位，經過簡單的變換即可得到實際溫度值。
五、結束語
ds18b20是目前最流行的單匯流排溫度感測器之一。它的介面電路簡單、可靠，因此咋溫度檢測系統以及測控網路中將會有廣泛的應用前景。
【參考文獻】
1．李廣弟等．《微控制器基礎》修訂本．北京航空航天大學出版社，2001
2．李朝青編．《微控制器原理及接**術》(簡明修訂版)．北京航空航天大學出版社，1998
3．公茂法等．《微控制器人機介面例項》．北京航空航天大學出版社，1998
4．馮克．《mcs-51微控制器實用子程式及其應用例項》．黑龍江科學技術出版社，1990
5．王福瑞等．《單片微機測控系統設計大全》．北京航空航天大學出版社，1999
6．徐仁貴等．《單片微型計算機應用技術》．機械工業出版社，2001
7．楊恢先等．《微控制器原理及應用》國防科技大學出版社，2003
8．李鴻等．《微控制器原理及應用》．湖南大學出版社，2002
9．徐惠民等．《單片微型計算機原理、介面與應用》．北京郵電大學出版社，2001
10．楊欣榮等．《智慧型儀器原理、設計與發展》．中南大學出版社，2003
六、實習心得
經過這幾天的努力，實習終於完成了。雖然我只是擔任這次課程設計的部分主要工作，負責對ds18b20進行資料的查閱和部分程式編寫。由於ds18b20與微機處理器間採用序列資料傳送，因此，在對ds18b20進行程式編寫時，必須嚴格保重讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。
在ds18b20測溫程式設計中，向ds18b20發出溫度轉換後，程式總要等待ds18b20的返回訊號，一旦ds18b20接觸不好或斷線，當程式讀該ds18b20時，將沒有返回訊號，程式將陷入死迴圈。這一點在進行ds18b20硬體連線和軟體設計過程中給予了一定的重視。
整個設計通過了軟體和硬體上的除錯、**。我想這對於自己以後的學習和工作都會有很大的幫助的。在這次設計中遇到了很多問題，在實際設計中才發現，書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。
一切問題必須要靠自己一點一滴的解決，而在解決的過程中也是我個人能力提公升的過程。對於微控制器設計，其硬體電路是比較簡單的，主要是解決程式設計中的問題，而程式設計是乙個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創新能力，它才是乙個設計的靈魂所在。因此在整個設計過程中大部分時間是用在程式上面的。
很多子程式是可以借鑑書本上的，但怎樣銜接各個子程式才是關鍵的問題所在，這需要對微控制器的結構很熟悉。因此可以說微控制器的設計是軟體和硬體的結合，二者是密不可分的。
菜鳥的ds18b20總結
之前玩了一下ds18b20，但一直沒有總結，忽然有種總結的衝動，所以就寫了這些。以下的這些只是我個人對部分文件的理解，水平不夠，難免會有誤，請各位指正，一 初始化，如圖一 資料線拉低至少480us後再將其拉高，大約等待15 60us，就會收到60 240us的低電平的存在脈衝，其後資料線會恢復被拉高...
我寫DS18B20總結
unsigned int n for n 0 n void chushihua dq 0 delay 600 送480us脈衝 根據時序 dq 1 delay 35 大約60us左右 這樣就完成了ds18b20的初始化工作。初始化之後要向資料埠dq寫資料，寫0或者是1 當主機匯流排從高電平拉到低電平...
unsp C編寫的DS18B20驅動
分享 u nsp c編寫的ds18b20驅動 本人寫的乙個ds18b20的驅動程式，這是我寫的第乙個時序程式，厚臉皮地拿出來與大家 分享 希望大家支援。不足之處還望大家不吝賜教。謝謝！工程名稱 ds18b20 功能描述 溫度感測器 涉及的庫 組成檔案 硬體連線 ioa15 s18b20的dq腳 ed...