第11章溫度傳感器DS18B20實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)2024

在單片機(jī)控制實(shí)驗(yàn)中，可以實(shí)現(xiàn)溫度測量的電子元器件很多，如DS18B20芯片、LM335A芯片以及熱敏電阻等，本章節(jié)使用DS18B20芯片實(shí)現(xiàn)溫度測量，結(jié)合實(shí)際，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前溫度顯示至串口監(jiān)視器及LCD1602。實(shí)訓(xùn)描述認(rèn)識溫度傳感器的作用。認(rèn)識溫度傳感器的特性及引腳。

理解如何通過二進(jìn)制時(shí)序?qū)τ布M(jìn)行控制。掌握溫度傳感器函數(shù)庫的使用，學(xué)會Arduino編程。0102030504學(xué)習(xí)目標(biāo)理解什么是單總線工作。硬件知識名稱電子元件數(shù)量功能描述或型號擴(kuò)展板1塊用于拓展接線口，便于接線連接元器件DS18B20溫度傳感器模塊1塊感知溫度LCD16021塊用于顯示溫度值1.材料清單

溫度傳感器就是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度發(fā)化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。

按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。本實(shí)驗(yàn)使用的是DS18B20溫度傳感器。DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，其輸出的是數(shù)字信號。DS18B20溫度傳感器如圖11-1所示，2.溫度傳感器介紹a）外形圖

b）引腳圖圖11-1DS18B20溫度傳感器硬件知識硬件知識2.溫度傳感器介紹DS18B20是單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”，其具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：1）采用單總線的接口方式，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的雙向通信。單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量等優(yōu)點(diǎn)。2）測量溫度范圍寬，DS18B20的測量范圍為-55~125℃；精度高，在-10~85℃范圍內(nèi)，精度為±0.5℃。3）在使用中不需要任何外圍元件。4）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的單線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。硬件知識2.溫度傳感器介紹5）供電方式靈活，DS18B20可以通過內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時(shí)序滿足一定的要求時(shí)，可以不接外部電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。6）測量參數(shù)可配置，DS18B20的測量分辨率可通過程序設(shè)定9~12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃7）負(fù)壓特性電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。8）具有掉電保護(hù)功能，DS18B20內(nèi)部含有EEPROM，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報(bào)警溫度的設(shè)定值。介紹DS18B20如何通過單總線與微處理器實(shí)現(xiàn)雙向通信。02討論單總線的優(yōu)勢，如經(jīng)濟(jì)性、抗干擾能力和適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。3.硬件連線硬件知識

其中，DS18B20模塊的數(shù)據(jù)輸出口與ArduinoUNO控制板的D2口相連，LCD顯示屏本實(shí)訓(xùn)使用帶I2C的LCD1602模塊，硬件連線圖如圖11-2所示。圖形化編程1.知識要點(diǎn)圖形化編程2.程序編寫圖形化編程在實(shí)訓(xùn)程序基礎(chǔ)上，增加蜂鳴器，設(shè)定報(bào)警溫度，當(dāng)環(huán)境溫度超過設(shè)定溫度時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。3.程序拓展02代碼編程1.單總線工作介紹及DS18B20庫使用DS18B20有3個基本操作：1.初始化，2.寫操作，3.讀操作02代碼編程2.程序編寫#include<Arduino.h>#include<OneWire.h>#defineDebugSerialSerial //用于把數(shù)據(jù)通過串口界面返回OneWireds(2); //連接Arduino2引腳（開發(fā)板I/O口）#include<LiquidCrystal_I2C.h>#include<Wire.h>LiquidCrystal_I2Clcd(0x3f,16,2);floatTemp_Buffer=0;

voidsetup(){DebugSerial.begin(9600); //設(shè)置通信的波特率為9600bit/sDebugSerial.println("Welcometouse!"); //發(fā)送的內(nèi)容DebugSerial.println("Displaytemperature"); //發(fā)送的內(nèi)容lcd.init(); //初始化LED燈lcd.backlight();}voidloop(){Temp_Buffer=readDs18b20();DebugSerial.print("TEMP=");DebugSerial.println(Temp_Buffer);lcd.setCursor(0,0);lcd.print("TEMP=");lcd.print(Temp_Buffer);lcd.print("C");delay(500);}//封裝的讀取溫度值函數(shù)，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，返回值為float型數(shù)floatreadDs18b20(){bytei;bytepresent=0;bytetype_s;bytedata[12];byteaddr[8];floatcelsius,fahrenheit;if(!ds.search(addr)){ds.reset_search();delay(250);}02代碼編程2.程序編寫ds.reset();ds.select(addr);ds.write(0x44,1);//開始轉(zhuǎn)換，最后打開寄生電源delay(1000); //大于或等于750ms即可present=ds.reset();ds.select(addr);ds.write(0xBE);for(i=0;i<9;i++){//需要9個字節(jié)data[i]=ds.read();}//將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度unsignedintraw=(data[1]<<8)|data[0];if(type_s){raw=raw<<3; //默認(rèn)9位分辨率if(data[7]==0x10){//剩余計(jì)數(shù)給出完整的12位分辨率raw=(raw&0xFFF0)+12-data[6];}}

if(OneWire::crc8(addr,7)!=addr[7]){return0;}Serial.println();switch(addr[0]){case0x10:type_s=1;break;case0x28:type_s=0;break;case0x22:type_s=0;break;default:return0;}02代碼編程2.程序編寫else{bytecfg=(data[4]&0x60);if(cfg==0x00)raw=raw&~7; elseif(cfg==0x20)raw=raw&~3;