嵌入式开发学习（STC51-13-温度传感器）

news2024/12/23 9:56:31

内容

通过DS18B20温度传感器，在数码管显示检测到的温度值；

DS18B20介绍

简介

DS18B20是由DALLAS半导体公司推出的一种的“一线总线（单总线）”接口的温度传感器；

与传统的热敏电阻等测温元件相比，它是一种新型的体积小、适用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度传感器；

特点

DS18B20温度传感器具有如下特点：

  • 适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；
  • 温范围-55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；
  • 可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和 0.0625℃，可实现高精度测温；
  • 在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更慢；
  • 测量结果直接输出数字温度信号，以"一根总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力；
  • 负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作；

结构

DS18B20一共有三个管脚，当我们正对传感器切面（传感器型号字符那一面）时，传感器的管脚顺序是从左到右排列；

管脚1为GND，管脚2为数据DQ，管脚3为VDD；

如果把传感器插反，那么电源将短路，传感器就会发烫，很容易损坏，所以一定要注意传感器方向；

通常在开发板上都会标出传感器的凸起出，所以只需要把传感器凸起的方向对着开发板凸起方向插入即可；

DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速的暂存器RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPROM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和配置寄存器；

配置寄存器是配置不同的位数来确定温度和数字的转化，配置寄存器结构如下：

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，用户不需要去改动；

R1和R0用来设置DS18B20的精度（分辨率），可设置为9，10，11或12位，对应的分辨率温度是0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃；

R0和R1配置如下图：
在这里插入图片描述
在初始状态下默认的精度是12位，即R0=1、R1=1；

高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如下：
在这里插入图片描述
当温度转换命令（44H）发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节；

存储由两个字节组成，高字节的前5位是符号位S，单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如下：
在这里插入图片描述
如果测得的温度大于0，这5位为‘0’，只要将测到的数值乘以0.0625（默认精度是12位）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再乘以0.0625即可得到实际温度；

温度计算

温度与数据对应关系如下：
在这里插入图片描述
比如我们要计算+85度，数据输出十六进制是0X0550，因为高字节的高5位为0，表明检测的温度是正温度，0X0550对应的十进制为1360，将这个值乘以12位精度0.0625，所以可以得到+85度；

DS18B20使用

知道了怎么计算温度，接下来我们就来看看如何读取温度数据；

由于DS18B20是单总线器件，所有的单总线器件都要求采用严格的信号时序，以保证数据的完整性；

DS18B20时序包括如下几种：初始化时序、写（0和1）时序、 读（0和1）时序；

DS18B20发送所有的命令和数据都是字节的低位在前；

这里我们简单介绍这几个信号的时序：

初始化时序

初始化时序图如下：
在这里插入图片描述

单总线上的所有通信都是以初始化序列开始；

主机输出低电平，保持低电平时间至少480us（该时间的时间范围可以从480到960us），以产生复位脉冲；

接着主机释放总线，外部的上拉电阻将单总线拉高，延时15～60us，并进入接收模式；

接着DS18B20拉低总线60~240us，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，还要做延时，其延时的时间从外部上拉电阻将单总线拉高算起最少要480us；

写时序

写时序图如下：
在这里插入图片描述
写时序包括写0时序和写1时序；

所有写时序至少需要60us，且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间，两种写时序均起始于主机拉低总线；

写1时序：主机输出低电平，延时2us，然后释放总线，延时60us；

写0时序：主机输出低电平，延时60us，然后释放总线，延时2us；

读时序

读时序图如下：
在这里插入图片描述
单总线器件仅在主机发出读时序时，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据；

所有读时序至少需要60us，且在2次独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间；

每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us；

主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线状态；

一般的读时序过程为：主机输出低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取单总线当前的电平，然后延时50us；

完整过程

了解了单总线时序之后，我们来看看DS18B20的温度读取过程：
DS18B20的温度读取过程为：复位→发SKIP ROM命令（0XCC）→发开始转换命令（0X44）→延时→复位→发送SKIP ROM命令（0XCC）→发读存储器命令（0XBE）→连续读出两个字节数据(即温度)→结束；

原理图

在这里插入图片描述
由图可知，总线连接p37口，所以我们通过控制该io口的电位变化即可实现初始化以及读写时序；

思路

根据时序图编写初始化、读、写程序；（初始化包括复位和检测DS18B20是否存在）

编写检测DS18B20是否存在的程序（如果信号口一直为低电位，即判定为不存在）；

按使用步骤，读取温度值，转换为十进制后，使其在数码管上显示；

编码

User

main.c

/*
 * @Description: 通过DS18B20温度传感器，在数码管显示检测到的温度值
 */
#include "public.h"
#include "smg.h"
#include "ds18b20.h"

void main()
{
	u8 i = 0;
	int temp_value;
	u8 temp_buf[5];

	ds18b20_init(); // 初始化DS18B20

	while (1)
	{
		i++;
		if (i % 50 == 0)								 // 间隔一段时间读取温度值，间隔时间要大于温度传感器转换温度时间（12位分辨率时转换时间为750ms）
			temp_value = ds18b20_read_temperture() * 10; // 保留温度值小数后一位
		if (temp_value < 0)								 // 负温度
		{
			temp_value = -temp_value;
			temp_buf[0] = 0x40; // 显示负号
		}
		else
			temp_buf[0] = 0x00;										  // 不显示
		temp_buf[1] = gsmg_code[temp_value / 1000];					  // 百位
		temp_buf[2] = gsmg_code[temp_value % 1000 / 100];			  // 十位
		temp_buf[3] = gsmg_code[temp_value % 1000 % 100 / 10] | 0x80; // 个位+小数点
		temp_buf[4] = gsmg_code[temp_value % 1000 % 100 % 10];		  // 小数点后一位
		smg_display(temp_buf, 4);
	}
}

Public

public.h

#ifndef _public_H
#define _public_H

#include "reg52.h"

typedef unsigned int u16; // 对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;

void delay_10us(u16 ten_us);
void delay_ms(u16 ms);

#endif

public.c

#include "public.h"

/**
 * @description: 延时函数，ten_us=1时，大约延时10us
 * @param {u16} ten_us 延时倍数
 * @return {*}
 */
void delay_10us(u16 ten_us)
{
	while (ten_us--)
		;
}

/**ms延时函数，ms=1时，大约延时1ms***
 * @param {u16} ms 延时倍数
 * @return {*}
 */
void delay_ms(u16 ms)
{
	u16 i, j;
	for (i = ms; i > 0; i--)
		for (j = 110; j > 0; j--)
			;
}

App/ds18b20

ds18b20.h

#ifndef _ds18b20_H
#define _ds18b20_H

#include "public.h"

// 管脚定义
sbit DS18B20_PORT = P3 ^ 7; // DS18B20数据口定义

// 函数声明
u8 ds18b20_init(void);
float ds18b20_read_temperture(void);

#endif

ds18b20.c

#include "ds18b20.h"
#include "intrins.h"

/**
 * @description: 复位DS18B20
 * @return {*}
 */
void ds18b20_reset(void)
{
	DS18B20_PORT = 0; // 拉低DQ
	delay_10us(75);	  // 拉低750us
	DS18B20_PORT = 1; // DQ=1
	delay_10us(2);	  // 20US
}

/**
 * @description: 检测DS18B20是否存在
 * @return {u8} 1:未检测到DS18B20的存在，0:存在
 */
u8 ds18b20_check(void)
{
	u8 time_temp = 0;

	while (DS18B20_PORT && time_temp < 20) // 等待DQ为低电平
	{
		time_temp++;
		delay_10us(1);
	}
	if (time_temp >= 20)
		return 1; // 如果超时则强制返回1
	else
		time_temp = 0;
	while ((!DS18B20_PORT) && time_temp < 20) // 等待DQ为高电平
	{
		time_temp++;
		delay_10us(1);
	}
	if (time_temp >= 20)
		return 1; // 如果超时则强制返回1
	return 0;
}

/**
 * @description: 从DS18B20读取一个位
 * @return {u8} 1/0
 */
u8 ds18b20_read_bit(void)
{
	u8 dat = 0;

	DS18B20_PORT = 0;
	_nop_();
	_nop_();
	DS18B20_PORT = 1;
	_nop_();
	_nop_(); // 该段时间不能过长，必须在15us内读取数据
	if (DS18B20_PORT)
		dat = 1; // 如果总线上为1则数据dat为1，否则为0
	else
		dat = 0;
	delay_10us(5);
	return dat;
}

/**
 * @description: 从DS18B20读取一个字节
 * @return {u8} 一个字节数据
 */
u8 ds18b20_read_byte(void)
{
	u8 i = 0;
	u8 dat = 0;
	u8 temp = 0;

	for (i = 0; i < 8; i++) // 循环8次，每次读取一位，且先读低位再读高位
	{
		temp = ds18b20_read_bit();
		dat = (temp << 7) | (dat >> 1);
	}
	return dat;
}

/**
 * @description: 写一个字节到DS18B20
 * @param {u8} dat 要写入的字节
 * @return {*}
 */
void ds18b20_write_byte(u8 dat)
{
	u8 i = 0;
	u8 temp = 0;

	for (i = 0; i < 8; i++) // 循环8次，每次写一位，且先写低位再写高位
	{
		temp = dat & 0x01; // 选择低位准备写入
		dat >>= 1;		   // 将次高位移到低位
		if (temp)
		{
			DS18B20_PORT = 0;
			_nop_();
			_nop_();
			DS18B20_PORT = 1;
			delay_10us(6);
		}
		else
		{
			DS18B20_PORT = 0;
			delay_10us(6);
			DS18B20_PORT = 1;
			_nop_();
			_nop_();
		}
	}
}

/**
 * @description: 开始温度转换
 * @return {*}
 */
void ds18b20_start(void)
{
	ds18b20_reset();		  // 复位
	ds18b20_check();		  // 检查DS18B20
	ds18b20_write_byte(0xcc); // SKIP ROM
	ds18b20_write_byte(0x44); // 转换命令
}

/**
 * @description: 初始化DS18B20的IO口DQ，同时检测DS的存在
 * @return {u8} 1:不存在，0:存在
 */
u8 ds18b20_init(void)
{
	ds18b20_reset();
	return ds18b20_check();
}

/**
 * @description: 从ds18b20得到温度值
 * @return {float} 温度数据
 */
float ds18b20_read_temperture(void)
{
	float temp;
	u8 dath = 0;
	u8 datl = 0;
	u16 value = 0;

	ds18b20_start(); // 开始转换
	ds18b20_reset(); // 复位
	ds18b20_check();
	ds18b20_write_byte(0xcc); // SKIP ROM
	ds18b20_write_byte(0xbe); // 读存储器

	datl = ds18b20_read_byte(); // 低字节
	dath = ds18b20_read_byte(); // 高字节
	value = (dath << 8) + datl; // 合并为16位数据

	if ((value & 0xf800) == 0xf800) // 判断符号位，负温度
	{
		value = (~value) + 1;	  // 数据取反再加1
		temp = value * (-0.0625); // 乘以精度
	}
	else // 正温度
	{
		temp = value * 0.0625;
	}
	return temp;
}

App/smg

smg.h

#ifndef _smg_H
#define _smg_H

#include "public.h"

#define SMG_A_DP_PORT P0 // 使用宏定义数码管段码口

// 定义数码管位选信号控制脚
sbit LSA = P2 ^ 2;
sbit LSB = P2 ^ 3;
sbit LSC = P2 ^ 4;

extern u8 gsmg_code[17]; // 使“共阴极数码管显示0~F的段码数据”这个变量定义为外部可用

void smg_display(u8 dat[], u8 pos);

#endif

smg.c

#include "smg.h"

// 共阴极数码管显示0~F的段码数据
u8 gsmg_code[17] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};

/**
 * @description: 动态数码管显示函数
 * @param {u8} dat 要显示的数据
 * @param {u8} pos 从左开始第几个位置开始显示，范围1-8
 * @return {*}
 */
void smg_display(u8 dat[], u8 pos)
{
	u8 i = 0;
	u8 pos_temp = pos - 1;

	for (i = pos_temp; i < 8; i++)
	{
		switch (i) // 位选
		{
		case 0:
			LSC = 1;
			LSB = 1;
			LSA = 1;
			break;
		case 1:
			LSC = 1;
			LSB = 1;
			LSA = 0;
			break;
		case 2:
			LSC = 1;
			LSB = 0;
			LSA = 1;
			break;
		case 3:
			LSC = 1;
			LSB = 0;
			LSA = 0;
			break;
		case 4:
			LSC = 0;
			LSB = 1;
			LSA = 1;
			break;
		case 5:
			LSC = 0;
			LSB = 1;
			LSA = 0;
			break;
		case 6:
			LSC = 0;
			LSB = 0;
			LSA = 1;
			break;
		case 7:
			LSC = 0;
			LSB = 0;
			LSA = 0;
			break;
		}
		SMG_A_DP_PORT = dat[i - pos_temp]; // 传送段选数据
		delay_10us(100);							  // 延时一段时间，等待显示稳定
		SMG_A_DP_PORT = 0x00;						  // 消影
	}
}

编译和结果

按F7编译，无错误，生成.hex文件，使用pz-isp将hex文件下载到单片机

结果：显示检测到的温度
在这里插入图片描述

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/849196.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

SpringBoot整合达梦数据库

SpringBoot整合达梦数据库

近期接到了一个需要国产化的项目&#xff0c;用到了达梦数据库&#xff0c;没想到一开始配置就出现了问题&#xff0c;下面把配置给大家粘贴出来&#xff0c;大家少踩点坑。 一、先下载达梦数据库 这是达梦数据库下载链接&#xff0c;达梦数据库没有免费的&#xff0c;个人好…
阅读更多...
Chapter 12: Regular expressions | Python for Everybody 讲义笔记_En

Chapter 12: Regular expressions | Python for Everybody 讲义笔记_En

文章目录 Python for Everybody课程简介Regular ExpressionsRegular ExpressionsCharacter matching in regular expressionsExtracting data using regular expressionsCombining searching and extractingEscape characterSummaryBonus section for Unix / Linux usersDebugg…
阅读更多...
[保研/考研机试] 约瑟夫问题No.2 C++实现

[保研/考研机试] 约瑟夫问题No.2 C++实现

题目要求&#xff1a; 输入、输出样例&#xff1a; 源代码&#xff1a; #include<iostream> #include<queue> #include<vector> using namespace std;//例题5.2 约瑟夫问题No.2 int main() {int n, p, m;while (cin >> n >> p >> m) {//如…
阅读更多...
【LeetCode】字符串与栈的练习

【LeetCode】字符串与栈的练习

字符串相乘 class Solution { public:/** 将两个字符串相乘拆分成两步&#xff1a;* 先将一个字符串的每个字符与另一个字符串相乘得到一个计算结果* 再将所有计算结果的字符串进行相加*/string multiply(string num1, string num2) {string result "0";// 一个字…
阅读更多...
微服务——es数据聚合+RestClient实现聚合

微服务——es数据聚合+RestClient实现聚合

数据聚合 聚合的种类 DSL实现Bucket聚合 如图所示&#xff0c;设置了10个桶&#xff0c;那么就显示了数量最多的前10个桶&#xff0c;品牌含有7天酒店的有30家&#xff0c; 品牌含有如家的也有30家。 修改排序规则 限定聚合范围 DSL实现Metrics聚合 如下案例要求对不同的品…
阅读更多...
录像模糊变高清：提高录制视频清晰度的方法

录像模糊变高清：提高录制视频清晰度的方法

录像是记录生活点滴的重要方式之一&#xff0c;然而&#xff0c;由于种种原因&#xff0c;我们可能会遇到一些模糊、不清晰的视频。为了解决这一问题&#xff0c;今天来给大家分享一下如何利用牛学长视频修复工具修复录像视频清晰度的方法&#xff0c;方便快捷&#xff0c;无需…
阅读更多...
springBoot集成caffeine，自定义缓存配置 CacheManager

springBoot集成caffeine，自定义缓存配置 CacheManager

目录 springboot集成caffeine Maven依赖 配置信息&#xff1a;properties文件 config配置 使用案例 Caffeine定制化配置多个cachemanager springboot集成redis并且定制化配置cachemanager springboot集成caffeine Caffeine是一种基于服务器内存的缓存库。它将数据存储在…
阅读更多...
批量查询快递信息的最佳解决方案

批量查询快递信息的最佳解决方案

快递查询是我们日常生活中经常需要进行的操作&#xff0c;然而&#xff0c;当我们有多个快递单号需要查询时&#xff0c;逐个查询就显得非常繁琐和耗时。为了解决这个问题&#xff0c;今天给大家推荐一款实用的软件——【固乔快递查询助手】。 首先&#xff0c;在浏览器中搜索并…
阅读更多...
Activity启动过程详解(Android 12源码分析)

Activity启动过程详解(Android 12源码分析)

Activity的启动方式 启动一个Activity&#xff0c;通常有两种情况&#xff0c;一种是在应用内部启动Activity&#xff0c;另一种是Launcher启动 1、应用内启动 通过startActivity来启动Activity 启动流程&#xff1a; 一、Activity启动的发起 二、Activity的管理——ATMS 三、…
阅读更多...
Mysql根据创建时间表分区实践

Mysql根据创建时间表分区实践

背景 最近订单表遇到大数据量的问题&#xff0c;并且表中随着时间的积累会变得更大&#xff0c;当数据量较大时&#xff0c;存储的物理文件会变得非常大、使用性能很差。 我们用的是GaussDB。为了提高查询效率&#xff0c;建议表大于500w进行分区&#xff0c;所以在规划阶段我…
阅读更多...
opencv基础47 查找图像轮廓cv2.findContours()详解

opencv基础47 查找图像轮廓cv2.findContours()详解

什么是图像轮廓&#xff1f; 图像轮廓是指图像中物体边缘的连续性曲线。在计算机视觉和图像处理中&#xff0c;轮廓通常被用于检测物体、分割图像以及提取物体特征。 图像轮廓是由一系列连续的像素点组成&#xff0c;这些像素点位于物体边界上。轮廓的特点是在物体和背景之间的…
阅读更多...
springboot生成表结构和表数据sql

springboot生成表结构和表数据sql

需求 业务背景是需要某单机程序需要把正在进行的任务导出&#xff0c;然后另一台电脑上单机继续运行&#xff0c;我这里选择的方案是同步SQL形式&#xff0c;并保证ID随机&#xff0c;多个数据库不会重复。 实现 package com.nari.web.controller.demo.controller;import cn…
阅读更多...
Android 11 获取启动其他应用

Android 11 获取启动其他应用

Android 11 获取启动其他应用 本文代码地址 https://gitee.com/chenjim/QueryAppInfo 最新更新地址 https://gitee.com/chenjim/chenjimblog 前言 如果应用以 Android 11&#xff08;API 级别 30&#xff09;或更高版本为目标平台&#xff0c;并查询与设备上已安装的其他应用相…
阅读更多...
Python 面试必知必会（一）：数据结构

Python 面试必知必会（一）：数据结构

《Python Cookbook》的作者David Beazley的课程PPT开源了&#xff0c;目标用户是希望从编写基础脚本过渡到编写更复杂程序的高级 Python 程序员&#xff0c;课程主题侧重于流行库和框架中使用的编程技术&#xff0c;主要目的是更好地理解 Python 语言本身&#xff0c;以便阅读他…
阅读更多...
简易图书管理系统（面向对象思想）

简易图书管理系统（面向对象思想）

目录 前言 1.整体思路 2.Book包 2.1Book类 2.2BookList类 3.user包 3.1User类 3.2NormalUser类 3.3AdminUser类 4.operation 4.1IOPeration接口 4.2ExitOperation类 4.3FindOperation类 4.4ShowOperation类 4.5AddOperation类 4.6DelOperation类 4.7BorrowOpera…
阅读更多...
下半年提速拓店，为什么说屈臣氏引领美妆零售的未来？

下半年提速拓店，为什么说屈臣氏引领美妆零售的未来？

屈臣氏过去是美妆零售的先锋&#xff0c;目前来看它或许仍然是先锋。 杰弗里摩尔在《公司进化论》中总结提出&#xff0c;自由市场经济运作的方式&#xff0c;遵循着一些类似自然界有机系统的定律&#xff1a;通俗来说&#xff0c;资源竞争带来“刺激创新”——由消费者偏好形…
阅读更多...
看重ARM？苹果、三星、英伟达等知名企业纷纷表示加大投资

看重ARM？苹果、三星、英伟达等知名企业纷纷表示加大投资

根据日经亚洲的报道&#xff0c;芯片设计公司Arm计划进行首次公开募股并在纳斯达克上市。苹果、三星电子、英伟达、英特尔等知名企业计划在Arm美股上市后投资该公司。 据悉&#xff0c;Arm将于9月份上市&#xff0c;预计估值将达到至少600亿美元&#xff08;约合4314亿元人民币…
阅读更多...
【PyQt5+matplotlib】获取鼠标在canvas上的点击坐标

【PyQt5+matplotlib】获取鼠标在canvas上的点击坐标

示例代码&#xff1a; import sys import matplotlib.pyplot as plt from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QVBoxLayout, QWidget from matplotlib.backends.backend_qt5agg import FigureCanvasQTAgg as FigureCanvasclass MyMainWindow(QMainWindow):de…
阅读更多...
vulnhub靶场-y0usef笔记

vulnhub靶场-y0usef笔记

vulnhub靶场-y0usef笔记 信息收集 首先fscan找到目标机器ip http://192.168.167.70/ nmap扫描端口 Host is up (0.00029s latency). Not shown: 998 closed tcp ports (reset) PORT STATE SERVICE VERSION 22/tcp open ssh OpenSSH 6.6.1p1 Ubuntu 2ubuntu2.13 (Ub…
阅读更多...
（十五）大数据实战——hive的安装部署

（十五）大数据实战——hive的安装部署

前言 Hive是由Facebook开源&#xff0c;基于Hadoop的一个数据仓库工具&#xff0c;可以将结构化的数据文件映射为一张表&#xff0c;并提供类SQL查询功能。本节内容我们主要介绍一下hive的安装与部署的相关内容。 正文 上传hive安装包到hadoop101服务器/opt/software目录 解…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023