2024年2月6日发(作者：)

实验名称

温度传感器

1）复习掌握温度传感器DS18B20的特性以及工作过程；

实验目的

2）复习掌握keil软件的使用；

3）了解掌握DS18B20的工作原理以及编程方法；

4）了解其他温度传感器的特点及工作原理。

基于单片机开发板，编写程序实现DS18B20检测温度，实验内容

并通过4段8位数码管显示当下环境的温度，通过码制转换的方式输出10进制温度值。

实验仪器设备

组长

成员

指导教师

个人笔记本电脑、实验室台式机、keil软件、串口线、DS18B20。

组 别

实训日期

成绩

批阅

意见

指导老师：

日 期：

一、实验原理

DS18B20 测温原理如图 1.2 所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号发送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器 1

和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器 1 的预置值减到0时,温度寄存器的值将加 1，计数器 1 的预置将重新被装入，计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器 1 的预置值。

图 1.1 测温原理图

二、测温系统硬件电路图

本测温系统选择体积小、成本低、内带2KEEPROM的89C2051作为控制芯片，晶振采用12MHZ，用74LS07驱动四个LED数码管和一个继电器线圈从而驱动电加热设备。P3.5口作为采集温度信号线，P1口作为显示数据线，与P3.3,P3.4组成显示的个位、十位及符号位，采用动态扫描显示。在本系统中测控一路温度

信号，DS18B20通过单总线方式连接在单片机的P3.5引脚上，可设定所需的温度测定值（包括上限值和下限值），P3.1引脚控制电热设备启动与停止，从而达到控制温度效果。整个系统的硬件原理图如图2.1所示：

图2.1 测温系统硬件原理图

二、实验过程记录

3.1 DS18B20控制过程

DS18B20的操作是通过执行操作命令实现的， 其中包含复位脉冲、响应脉冲、读、写时序，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”。

DS18B20控制过程主要代码如下所示：

3.2 写一个字节数据

主要借助8位计数器实现主要功能，具体实现代码如下：

3.3 读一个字节数据

此处实现原理同写一个字节数据，具体实现代码如下：

三、实验结果

通过对DS18B20编程，成功读取到了环境的温度。

四、实验过程中遇到的问题及解决方案

问题：程序编写完成，读取到的温度值以镜像形式呈现。

原因：设置数码管显示温度过程中，没有注意到数码管各个引脚的具体位置。

解决方案：根据理想状态下温度的显示效果，调整代码中数码管的控制数。

五、实验总结

本次实验过程中，按照温度传感器DS18B20的控制原理以及ROM命令的执行原理，成功的编写了DS18B20获取温度的程序，通过多次测试，验证了此次编写的程序的准确性较高。

本次实验完成的测温系统，其工作流程大致如下：初始化——-获取序列号的ROM操作命令—>写存储器操作命令—>读转换数据—>处理数据—>显示温度—>启动控制设备。主程序功能是调用各功能子程序、控制电热设备开启与停止。子程序包括：对DS18B20初始化子程序、读子程序、写子程序、温度转换子程序、

数值计算子程序、显示子程序。主要功能是对温度检测控并实时显示温度值。此处需要注意温度传感器DS18B20时序复杂，其功能实现过程中对时序要求较高，在编程及运行中均须严格安照时序进行。

通过本次实验，使我对温度传感器的工作原理以及工作过程有了更深的理解与掌握。此外在根据电路原理图编写实验程序中，一定程度上增强了我对单片机硬件原理图的读写能力，能够较为轻松的看懂DS18B20的硬件原理图。传感器在生活中的应用很广泛，且个人感觉传感器这一门学科很新奇，我渴望学到更多知识，接触到更多稀奇的东西，希望通过自己的学习，能够与其他学科知识相结合学好传感器这一门学科，逐步提升自己的能力。