《ZigBee开发笔记》第五部分 外设篇 - 基础实验 第1章CC2530温度传感器DS18B20_基于cc2530温度检测系统框图

1 理论分析

1.1概述

DS18B20 是 DALLAS 最新单线数字温度传感器，新的"一线器件"体积更小、适用电压更宽、更经济。Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820 是世界上第一片支持 "一线总线"接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、 DS1822 "一线总线"数字化温度传感器同 DS1820 一样，DS18B20 也支持"一线总线"接口，测量温度范围为 -55°C_{+125°C，在-10}+85°C 范围内,精度为±0.5°C。DS1822 的精度较差为± 2°C 。现场温度直接以"一线总线"的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持 3V~5.5V 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。 DS18B20、 DS1822 的特性 DS18B20 可以程序设定 9~12 位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在 EEPROM 中，掉电后依然保存。DS18B20 的性能是新一代产品中最好的。性能价格比也非常出色。 DS1822 与 DS18B20 软件兼容，是 DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的 EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。继"一线总线"的早期产品后，DS1820 开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20 和 DS1822 使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。

1.2性能

(1) 可用数据线供电，电压范围：3.0~5.5V；
(2) 测温范围：-55_{+125℃，在-10}+85℃时精度为±0.5℃；
(3) 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℃；
(4) 12 位分辨率时最多在 750ms 内把温度值转换为数字；
(5) 负压特性：电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

1.3外形和内部结构

DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。DS18B20 的管脚排列如图所示。 ，内部结构图如下图所示。

图1 DS18B20 管脚图

图2 DS18B20 内部结构图

1.4 CC2530 读取 DS18B20 温度值

经过单线接口访问DS18B20的协议如下:
初始化;
ROM操作命令;
存储器操作命令;
处理/数据；

图3 CC2530 读取 DS18B20 温度值流程图

2 实验详解

2.1实验目的

Zigbee 很容易建立起无线传感网，低成本是我们研究zigbee 的目的。

2.2实验设备

硬件：PC 机一台 ；ZB2530（底板、核心板、仿真器、USB 线、OLCD） 一套 DS18B20 一个
软件：win7 系统，IAR 8.20 集成开发环境、串口助手

2.3实验相关电路图

图 4

2.4实验分析

实验中用到了串口和P0_7,相关寄存器如下:

表1 时钟控制命令

表2 时钟控制状态

表3 外设控制

表4端口2方向和端口0外设优先级模式

表5端口0功能选择

表6 USART 0控制和状态

表7 USART 0 UART控制

表8 USART 0通用控制

表9 USART 0接收/传送数据缓存

表10 USART 0 波特率控制

表11中断标志

表12 中断使能

表13 定时器1的控制和状态

表14 定时器1的状态 T1STAT(0xAF)-定时器1状态 表15 定时器中断标志

表16 串口寄存器

2.5参考源码 (部分代码)

/**Includes*********************************************************************/
#include <iocc2530.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "ds18b20.h"  
#include "LCD.h"

/**宏定义***********************************************************************/
//定义数据类型
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int  uint;
#define ARRAY_SIZE(arr) (sizeof(arr) / sizeof(arr)[0])
#define FLOAT_TEMP      1          //输出更高精度时打开此注释

/**函数声明*********************************************************************/
void InitCLK();
void InitUart();
void UartSendString(char *Data, int len);

/**全局变量*********************************************************************/
extern void Delay_ms(unsigned int k);//外部函数ms的声明


/**
  * @brief     主函数
  * @param     None
  * @retval    None
  */
void main()
{  
  char str[9]="DS18B20:"; 
  char strTemp[30];
  float fTemp;
  
  InitCLK();                      //设置系统时钟源
  InitUart();                     //串口初始化
  P0SEL &= 0x7f;                  //DS18B20的io口初始化
    
  LCD_Init();                 //oled 初始化  
  LCD_CLS();                  //屏全亮 
  LCD_welcome();
    
  while(1)
  {        
    memset(strTemp, 0, ARRAY_SIZE(strTemp)); 

    //厂家提供的程序温度值不带小数，Ds18B20本身是支持1位小数位的，修改后使其支持，精度更高        
#if defined(FLOAT_TEMP)                 
    fTemp = floatReadDs18B20();       //温度读取函数 带1位小数位
    sprintf(strTemp, "%s%.01f", str, fTemp); //将浮点数转成字符串  
        
    UartSendString(strTemp, strlen(strTemp));       //通过串口发送温度值到电脑显示
#else       
    ucTemp = ReadDs18B20();           //温度读取函数
    //strTemp[0] = ucTemp/10+48;        //取出十位数
    //strTemp[1] = ucTemp%10+48;        //取出个位数

    sprintf(strTemp, "%s%d%d", str, ucTemp/10, ucTemp%10);   
    UartSendString(strTemp, strlen(strTemp));       //通过串口发送温度值到电脑显示
#endif 
        
    LCD_P8x16Str(0, 5, (unsigned char*)strTemp);
    UartSendString("\r\n", 2);          // 回车换行     
    Delay_ms(1000);                   //延时函数使用定时器方式  
  }
}

/**
  * @brief     设置系统时钟源
  * @param     None
  * @retval    None
  */
void InitCLK()
{
  CLKCONCMD &= ~0x40;             //设置系统时钟源为32MHZ晶振 
  while(CLKCONSTA & 0x40);        //等待晶振稳定为32M
  CLKCONCMD &= ~0x47;             //设置系统主时钟频率为32MHZ   
}

/**
  * @brief     串口初始化函数
  * @param     None
  * @retval    None
  */
void InitUart()
{
  PERCFG = 0x00;                  //位置1 P0口
  P0SEL = 0x0c;                   //P0用作串口
  P2DIR &= ~0xc0;                 //P0优先作为UART0 
  U0CSR |= 0x80;                  //串口设置为UART方式
  U0GCR |= 11;
  U0BAUD |= 216;                  //波特率设为115200
  U0CSR |= 0x40;                  //UART接收器使能
  UTX0IF = 0;                     //UART0 TX中断标志初始置位0
}

/**
  * @brief     串口发送函数
  * @param     Data:发送缓冲区   
               len:发送长度
  * @retval    None
  */
void UartSendString(char *Data, int len)
{
  uint i;
    
  for(i=0; i<len; i++)
  {    
    U0DBUF = *Data++;
   
    while(UTX0IF == 0);
    UTX0IF = 0;
  }
}
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2.6实验现象

串口显示的温度如下图，用手摸着18B20 发现温度明显在变化。

图5

本章参考代码

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