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一、 实验要求

1.1 实验目的

1. 掌握数码管的使用方式
2. 掌握DS18B20温度传感器的工作原理
3. 掌握单总线通信方式实现MCU与DS18B20数据传输

1.2 实验内容

        学习DS18B20温度传感器的单总线传输机制，通过单片机MCU的I/O实现温度采集，并将数据显示在数码管上。

        参考资料：芯片手册文档。

1.3 实验步骤

1. 编写数码管显示程序，下载到开发板进行调试，实现显示功能
2. 编写单总线温度采集程序
3. 开启温度报警功能，设置一个阈值，利用手指触碰传感器导致温度超过阈值时，开启嗡鸣器报警

二、 实验设计

2.1 整体思路

        先进行初始化时序，然后写入转换命令，等待转换完成后，发送温度读取命令，分别读取温度的低字节和高字节，并进行合并。将得到的温度进行转换后，调用数码管显示模块，将温度显示在数码管上面。并判断温度是否超过了阈值，超过就开启蜂鸣器，否则关闭蜂鸣器。 

2.2 流程图

2.3 主要模块设计思路及分析

2.3.1 初始化时序模块

1. 温度读取模块

2.3.2 读取一个字节模块

2.3.3写入一个字节模块

2.3.4 温度转换模块

三、 实现效果

四、源代码

#include"temp.h"
/*******************************************************************************
* 函 数 名         : Delay1ms
* 函数功能		   : 延时函数
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/void Delay1ms(uint y)
{uint x;for( ; y>0; y--){for(x=10; x>0; x--);}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名         : Ds18b20Init
* 函数功能		   : 初始化
* 输    入         : 无
* 输    出         : 初始化成功返回1，失败返回0
*******************************************************************************/uchar Ds18b20Init()
{uchar i;DSPORT = 0;			 //将总线拉低480us~960usi = 70;	while(i--);     //延时DSPORT = 1;			//然后拉高总线，如果DS18B20做出反应会将在15us~60us后总线拉低i = 0;while(DSPORT)	//等待DS18B20拉低总线{Delay1ms(1);i++;if(i>5)//等待>5MS{return 0;//初始化失败}}return 1;//初始化成功
}/*******************************************************************************
* 函 数 名         : Ds18b20WriteByte
* 函数功能		   : 向18B20写入一个字节
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/void Ds18b20WriteByte(uchar dat)
{uint i, j;for(j=0; j<8; j++){DSPORT = 0;	     	  //每写入一位数据之前先把总线拉低1usi++;DSPORT = dat & 0x01;  //然后写入一个数据，从最低位开始i=6;while(i--); //延时68us，持续时间最少60usDSPORT = 1;	//然后释放总线，至少1us给总线恢复时间才能接着写入第二个数值dat >>= 1;		 //将dat右移一位，把下一位数据移动到最低位，为下一次循环写入数据位做准备。}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名         : Ds18b20ReadByte
* 函数功能		   : 读取一个字节
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/uchar Ds18b20ReadByte()
{uchar byte, bi;uint i, j;	for(j=8; j>0; j--){DSPORT = 0;//先将总线拉低1usi++;DSPORT = 1;//然后释放总线i++;i++;//延时6us等待数据稳定bi = DSPORT;	 //读取数据，从最低位开始读取/*将byte左移一位，然后与上右移7位后的bi，注意移动之后移掉那位补0。*/byte = (byte >> 1) | (bi << 7);						  i = 4;		//读取完之后等待48us再接着读取下一个数while(i--);}				return byte;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名         : Ds18b20ChangTemp
* 函数功能		   : 让18b20开始转换温度
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/void  Ds18b20ChangTemp()
{Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc);		//跳过ROM操作命令		 Ds18b20WriteByte(0x44);	    //温度转换命令//Delay1ms(100);	//等待转换成功，而如果你是一直刷着的话，就不用这个延时了}
/*******************************************************************************
* 函 数 名         : Ds18b20ReadTempCom
* 函数功能		   : 发送读取温度命令
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/void  Ds18b20ReadTempCom()
{	Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc);	 //跳过ROM操作命令Ds18b20WriteByte(0xbe);	 //发送读取温度命令
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名         : Ds18b20ReadTemp
* 函数功能		   : 读取温度
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/int Ds18b20ReadTemp()
{int temp = 0;uchar tmh, tml;Ds18b20ChangTemp();			 	//先写入转换命令，让传感器开始进行温度转换工作Ds18b20ReadTempCom();			//然后等待转换完后发送读取温度命令tml = Ds18b20ReadByte();		//读取温度值共16位，先读低字节tmh = Ds18b20ReadByte();		//再读高字节temp = tmh;temp <<= 8;				  //将高字节左移8位temp |= tml;			  //与低字节合并return temp;
}/**************************************************************************************
*		              DS18B20温度传感器实验												  *
实现现象：下载程序后，在温度传感器接口处，按照丝印方向插好温度传感器，数码管就会显示检测的温度值，
注意事项：																				  
***************************************************************************************/#include "reg52.h"			 //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器
#include"temp.h"	typedef unsigned int u16;	  //对数据类型进行声明定义
typedef unsigned char u8;sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
sbit BZ=P1^0;char num=0;
u8 DisplayData[8];
u8 code smgduan[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};	//显示0~9/*******************************************************************************
* 函 数 名         : delay
* 函数功能		   : 延时函数，i=1时，大约延时10us
*******************************************************************************/
void delay(u16 i)
{while(i--);	
}/*******************************************************************************
* 函 数 名         : datapros()
* 函数功能		   : 温度读取处理转换函数
* 输    入         : temp
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/void datapros(int temp) 	 
{float tp;  if(temp< 0)				//当温度值为负数{DisplayData[0] = 0x40; 	  //   显示-//因为读取的温度是实际温度的补码，所以减1，再取反求出原码temp=temp-1;temp=~temp;tp=temp;temp=tp*0.0625*100+0.5;	//留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点//后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了，小于0.5的就//算加上0.5，还是在小数点后面。//乘以100是为了将温度值放大 100 倍，从而可以在整数运算中体现出小数点后两位的数值}else{			DisplayData[0] = 0x00;tp=temp;//因为数据处理有小数点所以将温度赋给一个浮点型变量//如果温度是正的那么，那么正数的原码就是补码它本身temp=tp*0.0625*100+0.5;	//留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点//后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了，小于0.5的就//算加上0.5，还是在小数点后面。}DisplayData[1] = smgduan[temp / 10000];		 //拆分万位数字DisplayData[2] = smgduan[temp % 10000 / 1000];		  //千位DisplayData[3] = smgduan[temp % 1000 / 100] | 0x80;	  //百位+小数点DisplayData[4] = smgduan[temp % 100 / 10];		   //十位DisplayData[5] = smgduan[temp % 10];			 //个位
}/*******************************************************************************
* 函数名         :DigDisplay()
* 函数功能		 :数码管显示函数
* 输入           : 无
* 输出         	 : 无
*******************************************************************************/
void DigDisplay()
{u8 i;for(i=0;i<6;i++){switch(i)	 //位选，选择点亮的数码管，{case(0):LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第0位case(1):LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第1位case(2):LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第2位case(3):LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第3位case(4):LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第4位case(5):LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第5位	}P0=DisplayData[5-i];//发送数据delay(100); //间隔一段时间扫描	P0=0x00;//消隐}		
}/*******************************************************************************
* 函 数 名       : main
* 函数功能		 : 主函数
* 输    入       : 无
* 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
void main()
{	while(1){//TODO:数据处理与显示Ds18b20Init();datapros(Ds18b20ReadTemp());DigDisplay();if(Ds18b20ReadTemp()>=32) {BZ=0;delay(50);}else{BZ=1;}}		
}

#ifndef __TEMP_H_
#define __TEMP_H_#include<reg52.h>#ifndef uchar
#define uchar unsigned char
#endif#ifndef uint 
#define uint unsigned int
#endifsbit DSPORT=P3^7;void Delay1ms(uint );
uchar Ds18b20Init();
void Ds18b20WriteByte(uchar com);
uchar Ds18b20ReadByte();
void  Ds18b20ChangTemp();
void  Ds18b20ReadTempCom();
int Ds18b20ReadTemp();#endif

五、总结与思考

1.收获：

(1)学会了温度采集与显示的具体流程和步骤

(2)掌握了DS18B20的单总线通信时序（初始化、读写）、温度数据解析（补码转原码）及数码管动态显示。

(3)“swpH EQU 0D2H”这一表达式的意思是：将标识符swpH的值定义为十六进制数0D2H。这通常是在汇编语言或类似的环境中进行的一种定义或赋值操作。

(4)调用Ds18b20ChangTemp函数，此函数的作用是向DS18B20温度传感器发送开始转换温度的命令，让传感器开始进行温度转换工作，为后续读取温度值做准备。

2. 问题解决：

        调试中优化延时函数满足传感器时序，修正负温度处理逻辑，调整数码管刷新频率消除闪烁。

3.优化方向：

（1）模块化代码（如封装数码管驱动）。

（2）改用中断触发温度采集以降低功耗。