基于DS18B20和89C2051組成的溫度顯示電路

由單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20和89C2051組成的經(jīng)濟(jì)型家庭用測溫系統(tǒng)。其溫度顯示為“-XXC”，精度±0.5℃，測溫范圍-55℃～+125℃。下面詳細(xì)分析系統(tǒng)構(gòu)成及匯編語言對DS18B20操作時序的實現(xiàn)方法。圖1為本系統(tǒng)電路圖，圖中DSP為四只數(shù)碼LED顯示器的簡化。

　　1.DS18B20的初始化與讀寫程序

　　DS18B20是“一總線”接口溫度傳感器，測溫范圍為-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范圍內(nèi)精度為±0.5℃。DS18B20可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，在出廠時被設(shè)置為12位的分辨率。通過和單片機(jī)系統(tǒng)的結(jié)合，可以構(gòu)建經(jīng)濟(jì)的測溫系統(tǒng)。DS18B20的管腳排列如圖2所示，DQ為數(shù)字信號輸入，輸出端，與單片機(jī)系統(tǒng)接口時可通過5.1kΩ電阻上拉;GND為電源地;VDD為外接供電電源輸入端。

　　DS18B20內(nèi)含64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器等。可采取直接讀取DS18B20內(nèi)部暫存寄存器的方法，通過四舍五入顯示其整數(shù)溫度值。DS18B20內(nèi)部暫存寄存器包含九個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。以12位轉(zhuǎn)化為例：溫度信息用16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號位，對應(yīng)的換算關(guān)系參見附表。

　　由于DS18B20與微處理器間采用單總線數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS18B20進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格遵守讀寫時序，否則將無法讀取測量結(jié)果。

　　DS18820的初始化程序如下。當(dāng)程序檢測到DS18820不存在的時候會設(shè)置不存在標(biāo)志，以防止系統(tǒng)鎖死。

　　INIT_1820：SETBDS18B20;DS18B20數(shù)據(jù)線設(shè)置為P3.4NOPCLRDS18B20;resetDSMOVR0，#250;發(fā)延時500μs的復(fù)位低脈沖DJNZR0，SSETBDS18B20：拉高數(shù)據(jù)線MOVR0，#10;等待20μsDJNZR0，SMOVR0，#37TSR2：JNBDS18B20，TSR3;在150μs內(nèi)等待DS18B20回應(yīng)DJNZR0，TSR2;延時LJMPTSR4TSR3：SETBFLAG1;置標(biāo)志位，DS1820存在LJMPTSR5TSR4：CLRFLAG1;清標(biāo)志位，DS1820不存在AJMPTSR7TSR5：MOVR0，#118DJNZR0，S;時序要求延時240μsTSR7：SETBDS18B20RETDS18B20的讀寫程序(略)。

　　2.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與顯示程序設(shè)計

　　由于不要求顯示小數(shù)，所以可以舍棄溫度寄存器0(TEMPER_L)的低4位，而將溫度寄存器1(TEMPER_H)中的低4位移入TEMPER_L中的高4位，組成的新字節(jié)，即實際測得的溫度。在實際應(yīng)用中，因為涉及到零度以下溫度的顯示，需要進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

　　在顯示子程序中，因為百位和負(fù)號“-”要區(qū)別顯示，相應(yīng)流程如圖3所示。

　　3.系統(tǒng)制作

　　本系統(tǒng)四位一體的0.5英寸七段顯示器是共陽型的。其管腳排列見圖4。AT89C2051的P1.0和P1.1口是模擬比較器的輸入端，內(nèi)部無上拉電阻，所以在外部接10kΩ，上拉電阻后，接入CD4069作驅(qū)動，每段電流被限制在1mA左右，每段顯示時間為1ms，溫度刷新周期為1分鐘;晶振選擇12MHz的，每條指令周期正好為1μs的倍數(shù)。裝飾面板選用家裝剩下的“正泰CHNT”86型單鍵按鈕面板，將按鈕拆除，正好成顯示窗口。系統(tǒng)采用+5V直流電源。本人正好有現(xiàn)成的三基DC5V微型開關(guān)電源，將其嵌入在86開關(guān)框中，元件布局及面板效果參見圖5、圖6。

　　圖5左上端的引出線為外接DS18B20導(dǎo)線，以便于進(jìn)行高低溫調(diào)試試驗，調(diào)試結(jié)束后可以直接焊接在申，路板上。焊接完成后，不需要進(jìn)行調(diào)試就能直接顯示溫度數(shù)據(jù)。

　　4.其他

　　在不改動系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上，通過計算方法的調(diào)整，DS18B20的測溫分辨率可以提高到±0.1℃以上，由四位LED顯示成“×××。×”格式。在本系統(tǒng)中，AT89C2051的P3.5、P3.7口未使用，可以調(diào)整程序增加控制繼電器或門鈴等應(yīng)用。本人利用P3.5在調(diào)試時驅(qū)動一個LED發(fā)光管。實際可改作它用。