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课程名称：机器人原理和应用实验类型： 设计型 实验项目名称：DS18B20温度传感器实验 实验地点： 实验日期：年 月日 成绩：
一、实验目的及要求 - 复习掌握Keil软件的使用。
- 掌握DS18B20的工作原理。
- 能编写DS18B20的控制程序和编程方法。
二、实验环境及要求 1．普中实验开发版一块, 杜邦线若干，端子线一个，温度传感器DS18B20一个 2．PC机一台 3．软件环境：OS:WIN7、Keil uVision4、普中科技自动下载软件 三、实验原理 （一 ）应用背景概述 测量温度的关键是温度传感器。随着技术飞速发展，传感器已进入第三代数字传感器。本测温系统采用的DS18B20就是属于这种传感器。DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的单总线数字温度传感器，它可以实现数字化输出和测试，并且有控制功能强、传输距离远、抗干扰能力强、接口方便、微功耗等优点，因而被广泛应用在工业、农业、军事等领域的控制仪器、测控系统中。 （二） DS18B20的原理及特性介绍 1.DS18B20的几个特点： a. DS18B20因为采用了单总线技术，可通过串行口线，也可通过其他I/O口线与微机直接接 传感器直接输出被测温度值（二进制数）。 b.其测量温度范围为：-55℃————+125℃, c.测量分辨率为：0.0625℃,是其他传感器无法相比的。 
图1 DS18B20外部形状及管脚 d.内含64位只读存储器ROM,（内存出厂序列号，是对应每一个器件的唯一号），还又RAM 存有温度当前转换值及符号。 e.用户可分别设定每个器件的温度上、下限。 f.内含寄生电源。 2. DS18b20的结构： a. 64位光刻ROM ，可以看作是DS18B20的地址序列号，如表一所示。 
表1
b.高速暂存器RAM共占0、1两个单元： 
表2 两个8位的RAM中，存放二进制的数，高五位是符号位，如果温度大于0℃,这五位数为0，将测到的数值乘以0.0625，即得到实际的温度值;如果温度小于0℃,高五位为1，测到的数值需要取反加1，再乘以0.0625 ，才得到实际的温度值。 c. 九个寄存器的名称及作用： 
表3 （三） DS18B20 的控制方法 DS18B20的操作是通过执行操作命令实现的， 其控制程序是按照DS18B20的通讯协议编制的。单片机与DS18B20交换数据，CPU按照单总线协议在总线上产生复位时序和读写时序来实现的。其中包含复位脉冲、响应脉冲、读、写时序，只有响应脉冲是DS18B20发出的，其他都有单片机发出。时序的具体要求如下： （1） 复位脉冲：单片机发出一个宽为480—960μs的负脉冲之后再发出5—60μs的正脉冲，此时DS18B20会发出一个60—240μs的响应脉冲，复位时序结束。也就是呼应阶段。 （2） 写时间片：写一位二进制的信息，周期至少为61μS,其中含1μS的恢复时间，单片机启动写程序后15—60μs期间DS18B20自动采样数据线，低电平为“0”，高电平为“1”。单片机写“0”时，要持续低电平60—120μs,写“1”时，要在启动后15μs之内使数据线变为高电平。 （3） 读时间片：读一位二进制数据，周期及恢复时间要求与写时间片相同。单片机启动读时序之后，至少保持1μs低电平，然后在接近启动后15μs之前读入数据。低电平为“0”，高电平为“1”。 
图2 初始化时序
图3 读/写时序 （4） ROM 操作命令的执行： 在 ROM 操作命令中，有两条命令专门用于获取传感器序列号:读ROM命令（33H）和搜索ROM命令（FOH）。读ROM命令只在总线上只有一个传感器的情况下使用。具体 的 搜 索过程为:（1）单片机发出复位脉冲进行初始化，连接在P3。5口上的传感器则发出存在脉冲做出响应。（2）单片机在单总线上发出搜索ROM命令。（3）单片机从单总线上读一位数据。ds18b20的工作时序分别有初始化时序、写时序、读时序、转换时序等，根据传感器的这些时序要求编写出子程序、主程序 
表4 四、实验内容及步骤 1.DS18B20模块电路原理图 
2.连线： JP10端口连接JP12端口，也就是STC89C51的P0端口连接74HC245, STC89C51的P2.2,P2.3,P2.4端口连接U12的A,B,C端口。温度传感器DS18B20出厂时就安装好了。 
3.简述DS18B20温度转换规则。 答：
该实验项目包括main.c, temp.c, temp.h三个文件。 以下为main.c文件内容： #include "reg52.h"
#include"temp.h"
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
char num=0;
uchar DisplayData[8];
uchar code smgduan[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
void datapros(int temp) //此函数功能是
{
float tp;
if(temp< 0) //添加注释：
{
DisplayData[0] = 0x40;
temp=temp-1;
temp=~temp; //添加注释：
tp=temp;
temp=tp*0.0625*100+0.5; //添加注释：
}
else //添加注释：
{
DisplayData[0] = 0x00;
tp=temp;
temp=tp*0.0625*100+0.5;
}
DisplayData[1] = smgduan[temp / 10000];
DisplayData[2] = smgduan[temp % 10000 / 1000];
DisplayData[3] = smgduan[temp % 1000 / 100] | 0x80;
DisplayData[4] = smgduan[temp % 100 / 10];
DisplayData[5] = smgduan[temp % 10];
}
void DigDisplay() //此函数功能是
{
uchar i;
for(i=0;i<6;i++)
{
switch(i) //位选，选择点亮的数码管，
{
case(0):
LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第 位
case(1):
LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第 位
case(2):
LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第 位
case(3):
LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第 位
case(4):
LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第 位
case(5):
LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第 位
}
P0=DisplayData;
delayms(1);
P0=0x00; //添加注释：
}
}
void main()
{
while(1)
{
datapros(Ds18b20ReadTemp()); //添加注释：
DigDisplay(); //添加注释：
}
}
以下为temp.c文件内容
#include"temp.h"
void delayms(uint xms)
{
uint i,j;
for(i=xms;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
uchar Ds18b20Init()
{
uchar i;
DSPORT = 0; //将总线拉低480us~960us
i = 70;
while(i--); //延时642us
DSPORT = 1;//然后拉高总线，如果DS18B20做出反应会将在15us~60us后总线拉低
i = 0;
while(DSPORT) //等待DS18B20拉低总线
{
delayms(1);
i++;
if(i>5)//等待>5MS
{
return 0;//初始化失败
}
}
return 1;//初始化成功
}
void Ds18b20WriteByte(uchar dat)
{
uint i, j;
for(j=0; j<8; j++)
{
DSPORT = 0; //每写入一位数据之前先把总线拉低1us
i++;
DSPORT = dat & 0x01; //然后写入一个数据，从最低位开始
i=6;
while(i--); //延时68us，持续时间最少60us
DSPORT = 1; //然后释放总线，至少1us给总线恢复时间才能接着写入第二个数值
dat >>= 1;
}
}
uchar Ds18b20ReadByte()
{
uchar byte, bi;
uint i, j;
for(j=8; j>0; j--)
{
DSPORT = 0;//先将总线拉低1us
i++;
DSPORT = 1;//然后释放总线
i++;
i++;//延时6us等待数据稳定
bi = DSPORT; //读取数据，从最低位开始读取
/*将byte左移一位，然后与上右移7位后的bi，注意移动之后移掉那位补0。*/
byte = (byte >> 1) | (bi << 7);
i = 4; //读取完之后等待48us再接着读取下一个数
while(i--);
}
return byte;
}
void Ds18b20ChangTemp()
{
Ds18b20Init();
delayms(1);
Ds18b20WriteByte(0xcc); //添加注释：
Ds18b20WriteByte(0x44); //添加注释：
}
void Ds18b20ReadTempCom()
{
Ds18b20Init();
delayms(1);
Ds18b20WriteByte(0xcc);
Ds18b20WriteByte(0xbe); //添加注释：
}
int Ds18b20ReadTemp()
{
int temp = 0;
uchar tmh, tml;
Ds18b20ChangTemp(); //添加注释：
Ds18b20ReadTempCom(); //添加注释：
tml = Ds18b20ReadByte(); //添加注释：
tmh = Ds18b20ReadByte(); //添加注释：
temp = tmh;
temp <<= 8;
temp |= tml;
return temp;
}
以下为temp.h文件内容：
#ifndef __TEMP_H_
#define __TEMP_H_
#include<reg52.h>
#ifndef uchar
#define uchar unsigned char
#endif
#ifndef uint
#define uint unsigned int
#endif
//--定义使用的IO口--//
sbit DSPORT=P3^7;
//--声明全局函数--//
void delayms(uint );
uchar Ds18b20Init();
void Ds18b20WriteByte(uchar com);
uchar Ds18b20ReadByte();
void Ds18b20ChangTemp();
void Ds18b20ReadTempCom();
int Ds18b20ReadTemp();
#endif
5. 要求添加上面代码的注释。
6. 调试程序、并下载到普中实验板，观察实验现象。实验效果要求演示给指导教师。
实验现象是：
7. 回答DS18B20的单总线编程需要注意事项。
答：
四、提高实验
1. 请指出温度显示的最小刻度是多少？
2. 请画出该实验的datapros（）函数的软件流程图？
3. 修改程序，实现温度显示能显示出小数后3位，整数保留3位。
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机器人原理实验报告二20181029.doc
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