第十二講-DS18B20與多功能電子鐘.ppt

1、AVR單片機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)教程-入門篇 學(xué)單片機(jī)就要學(xué)AVR！,主 講: 尹延輝 策 劃：張 勇 學(xué)習(xí)板：LT-Mini-M16 力天電子版權(quán)所有 技術(shù)交流QQ群：31646346 2008年 9月,第十二講項(xiàng)目實(shí)例：多功能電子鐘,本講內(nèi)容： 項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求 項(xiàng)目規(guī)劃 DS18B20的使用方法 程序流程,項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)制作一個(gè)多功能電子鐘，具備年月日時(shí)分秒顯示功能，掉電后時(shí)鐘信息不會(huì)丟失。 具備顯示當(dāng)前環(huán)境溫度功能。 顯示器可以在字符液晶與數(shù)碼管之間切換選擇。 電子鐘通過USART與PC機(jī)通訊，通過串口調(diào)試助手設(shè)置時(shí)間。 通過四個(gè)按鍵切換顯示模式與數(shù)碼管顯示內(nèi)容。 具有數(shù)字電壓表功能

2、，能夠測(cè)量02.5V范圍內(nèi)的電壓并在字符型液晶上顯示。 采用AVR單片機(jī)ATmega16。,項(xiàng)目規(guī)劃,時(shí)鐘功能的實(shí)現(xiàn)： AVR單片機(jī)自帶RTC功能，但C語言實(shí)現(xiàn)日歷功能比較復(fù)雜， 且ATmega16的功耗不夠低(ATmega48V是典型的低功耗AVR)，而時(shí)鐘芯片DS1302掉電功耗很低，操作方便，因此時(shí)鐘功能選擇DS1302+備份電池實(shí)現(xiàn)。 字符液晶的選擇： 選擇最常用的字符型液晶1602。 上位機(jī)通訊： 采用TTL-232電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232A，DB9接口。 溫度測(cè)量功能： 采用常用的溫度測(cè)量芯片DS18B20 電壓表功能： 片上自帶的10位ADC，片內(nèi)2.56V參考電壓源，測(cè)量電壓直

3、接輸入。,DS18B20簡(jiǎn)介,DS18B20簡(jiǎn)介 美國美信(Maxim)公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS1820,可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。 DS18B20的主要特性 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為0.5 可編程的分辨率為

4、912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以一線總線串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。,DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu),DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。,DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮

5、發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。,4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件光刻ROM與存儲(chǔ)器,光刻ROM中的64位序列號(hào) 是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。,4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件溫度傳感器,可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625/LSB形式表達(dá)，其中

6、S為符號(hào)位。 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；,如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。,4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件存儲(chǔ)器,DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPROM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 高速暫存存儲(chǔ)器 高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，其分配如右表所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的

7、溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表1所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。表 2是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。,4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件配置寄存器,配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如右表： 低五位一直都是“1”，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。 R1和R0用來設(shè)置分辨率，如右表所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）,操作步驟,根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟： 每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位操作 復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令 最后發(fā)送RAM指令 這樣