通常，LM35溫度傳感器與微控制器一起使用以測(cè)量溫度，因?yàn)樗阋饲乙子讷@得。但是 LM35 給出了模擬值，我們需要使用 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。但今天我們使用DS18B20溫度傳感器，不需要ADC轉(zhuǎn)換即可獲得溫度。在這里，我們將使用帶有DS18B20的PIC微控制器來(lái)測(cè)量溫度。

因此，在這里，我們使用微芯片的PIC16F877A微控制器單元構(gòu)建具有以下規(guī)格的溫度計(jì)。

它將顯示從 -55 度到 +125 度的全溫度范圍。

僅當(dāng)溫度變化 + / - .2 度時(shí)，它才會(huì)顯示溫度。

所需組件：-

Pic16F877A – PDIP40 封裝

面包板

皮基特-3

5V 適配器

液晶顯示器 JHD162A

DS18b20 溫度傳感器

用于連接外圍設(shè)備的電線。

4.7k 電阻器 – 2 個(gè)

10k鍋

20mHz 晶體

2 個(gè) 33pF 陶瓷電容器

DS18B20溫度傳感器：

DS18B20是一款出色的傳感器，可準(zhǔn)確檢測(cè)溫度。該傳感器提供 9 位至 12 位的溫度檢測(cè)分辨率。該傳感器僅與一根導(dǎo)線通信，不需要任何ADC即可獲取模擬溫度并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度。

傳感器的規(guī)格是：-

測(cè)量溫度范圍為 -55°C 至 +125°C（-67°F 至 +257°F）

-10°C 至 +85°C 范圍內(nèi)精度為 ±0.5°C

可編程分辨率從 9 位到 12 位

無(wú)需外部組件

傳感器采用1-Wire?接口

如果我們查看數(shù)據(jù)表中的上述引腳排列圖像，我們可以看到傳感器看起來(lái)與 BC547 或 BC557 封裝 TO-92 完全相同。第一個(gè)引腳是接地，第二個(gè)引腳是DQ或數(shù)據(jù)，第三個(gè)引腳是VCC。

以下是數(shù)據(jù)表中的電氣規(guī)格，這是我們?cè)O(shè)計(jì)所需的。傳感器的額定電源電壓為+3.0V至+5.5V。它還需要上拉電源電壓，該電壓與上述電源電壓相同。

此外，對(duì)于 -10 攝氏度到 +10 攝氏度的范圍，精度裕度為 +-0.5 攝氏度，全范圍裕度的精度會(huì)發(fā)生變化，對(duì)于 -55 度到 +125 度范圍，精度裕度為 +-2 度。

如果我們?cè)俅尾榭磾?shù)據(jù)表，我們將看到傳感器的連接規(guī)格。我們可以在需要兩根電線（DATA 和 GND）的寄生電源模式下連接傳感器，或者可以使用外部電源連接傳感器，其中需要三根單獨(dú)的電線。我們將使用第二種配置。

由于我們現(xiàn)在熟悉傳感器和連接相關(guān)區(qū)域的額定功率，我們現(xiàn)在可以專注于制作原理圖。

電路圖：-

如果我們看到電路圖，我們將看到：-

16x2字符LCD通過(guò)PIC16F877A微控制器連接，其中RB0，RB1，RB2連接到LCD引腳RS，R/W和E。RB4、RB5、RB6 和 RB7 通過(guò) LCD 的 4 針 D4、D5、D6、D7 連接。液晶屏以4位模式或半字節(jié)模式連接。

一個(gè) 20MHz 晶體振蕩器和兩個(gè) 33pF 陶瓷電容器連接在 OSC1 和 OSC2 引腳上。它將為微控制器提供恒定的20Mhz時(shí)鐘頻率。

DS18B20也按照引腳配置連接，如前所述，采用4.7k上拉電阻連接。我已經(jīng)在面包板上連接了所有這些。

如果您不熟悉 PIC 微控制器，請(qǐng)按照我們的 PIC 微控制器教程進(jìn)行操作，說(shuō)明 PIC 微控制器入門(mén)。

步驟或代碼流：-

設(shè)置微控制器的配置，包括振蕩器配置。

設(shè)置LCD的所需端口，包括TRIS寄存器。

使用ds18b20傳感器的每個(gè)周期都以復(fù)位開(kāi)始，因此我們將復(fù)位ds18b20并等待存在脈沖。

編寫(xiě)暫存器并將傳感器的分辨率設(shè)置為 12 位。

跳過(guò)ROM讀取，然后跳過(guò)復(fù)位脈沖。

提交轉(zhuǎn)換溫度命令。

從暫存器讀取溫度。

檢查溫度值是負(fù)值還是正值。

在 16x2 LCD 上打印溫度。

等待溫度變化 +/-.20 攝氏度。

代碼說(shuō)明：

本教程末尾提供了此數(shù)字溫度計(jì)的完整代碼，并附有演示視頻。您將需要一些頭文件來(lái)運(yùn)行該程序，可以從此處下載。

首先，我們需要在 pic 微控制器中設(shè)置配置位，然后從 void main 函數(shù)開(kāi)始。

然后下面四行用于包括庫(kù)頭文件，lcd.h和ds18b20.h。 xc.h 用于微控制器頭文件。

#include
#include
#include "supporting c files/ds18b20.h"
#include "supporting c files/lcd.h"
這些定義用于向溫度傳感器發(fā)送命令。這些命令列在傳感器的數(shù)據(jù)表中。

#define skip_rom 0xCC
#define convert_temp 0x44
#define write_scratchpad 0x4E
#define resolution_12bit 0x7F
#define read_scratchpad 0xBE

傳感器數(shù)據(jù)表中的表 3 顯示了使用宏發(fā)送相應(yīng)命令的所有命令。

僅當(dāng)溫度變化 +/- .20 度時(shí)，溫度才會(huì)顯示在屏幕上。我們可以從這個(gè)temp_gap宏觀上改變這個(gè)溫差。通過(guò)更改此宏中的值，規(guī)范將更改。

另外兩個(gè)浮點(diǎn)變量用于存儲(chǔ)顯示的溫度數(shù)據(jù)，并用溫差區(qū)分它們

#define temp_gap 20
float pre_val=0, aft_val=0;
.

在void main（）函數(shù)中，lcd_init（）;是一個(gè)初始化LCD的函數(shù)。此 lcd_init（） 函數(shù)是從 lcd.h 庫(kù)中調(diào)用的。

TRIS 寄存器用于選擇 I/O 引腳作為輸入或輸出。兩個(gè)無(wú)符號(hào)短變量 TempL 和 TempH 用于存儲(chǔ)來(lái)自溫度傳感器的 12 位分辨率數(shù)據(jù)。

void main(void) {
TRISD = 0xFF;
TRISA = 0x00;
TRISB = 0x00;
//TRISDbits_t.TRISD6 = 1;
unsigned short TempL, TempH;
unsigned int t, t2;
float difference1=0, difference2=0;
lcd_init();
讓我們看看 while 循環(huán)，這里我們將 while（1） 循環(huán)分解成小塊。

這些線用于檢測(cè)溫度傳感器是否連接。

while(ow_reset()){
lcd_com(0x80);
lcd_puts ("Please Connect ");
lcd_com (0xC0);
lcd_puts("Temp-Sense Probe");
}
通過(guò)使用這段代碼，我們初始化傳感器并發(fā)送命令來(lái)轉(zhuǎn)換溫度。

lcd_puts (" ");
ow_reset();
write_byte(write_scratchpad);
write_byte(0);
write_byte(0);
write_byte(resolution_12bit); // 12bit resolution
ow_reset();
write_byte(skip_rom);
write_byte(convert_temp);
此代碼用于將 12 位溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在兩個(gè)無(wú)符號(hào)短變量中。

while (read_byte()==0xff);
__delay_ms(500);
ow_reset();
write_byte(skip_rom);
write_byte(read_scratchpad);
TempL = read_byte();
TempH = read_byte();
然后，如果您檢查下面的完整代碼，我們將創(chuàng)建if-else條件來(lái)找出溫度符號(hào)是正數(shù)還是負(fù)數(shù)。

通過(guò)使用 If 語(yǔ)句代碼，我們操作數(shù)據(jù)并查看溫度是否為負(fù)，并確定溫度變化是否在 +/- .20 度范圍內(nèi)。在其他地方，我們檢查溫度是否為正和溫度變化檢測(cè)。

從DS18B20溫度傳感器獲取數(shù)據(jù)：

讓我們看看1-Wire?接口的時(shí)差。我們正在使用20Mhz晶體。如果我們查看 ds18b20.c 文件，我們會(huì)看到

#define _XTAL_FREQ 20000000

此定義用于 XC8 編譯器延遲例程。20Mhz設(shè)置為晶體頻率。

我們制作了五個(gè)功能

ow_reset

read_bit

read_byte

write_bit

write_byte

1-Wire協(xié)議需要嚴(yán)格的時(shí)序相關(guān)插槽進(jìn)行通信。在數(shù)據(jù)表中，我們將獲得完美的時(shí)隙相關(guān)信息。?

在下面的函數(shù)中，我們創(chuàng)建了確切的時(shí)間段。為保持和釋放創(chuàng)建確切的延遲并控制相應(yīng)傳感器端口的TRIS位非常重要。

unsigned char ow_reset(void)
{
DQ_TRIS = 0; // Tris = 0 (output)
DQ = 0; // set pin# to low (0)
__delay_us(480); // 1 wire require time delay
DQ_TRIS = 1; // Tris = 1 (input)
__delay_us(60); // 1 wire require time delay

if (DQ == 0) // if there is a presence pluse
{
__delay_us(480);
return 0; // return 0 ( 1-wire is presence)
}
else
{
__delay_us(480);
return 1; // return 1 ( 1-wire is NOT presence)
}
} // 0=presence, 1 = no part

現(xiàn)在，根據(jù)以下讀取和寫(xiě)入中使用的時(shí)隙描述，我們分別創(chuàng)建了讀取和寫(xiě)入函數(shù)。

unsigned char read_bit(void)
{
unsigned char i;
DQ_TRIS = 1;
DQ = 0; // pull DQ low to start timeslot
DQ_TRIS = 1;
DQ = 1; // then return high
for (i=0; i<3; i++); // delay 15us from start of timeslot
return(DQ); // return value of DQ line
}

void write_bit(char bitval)
{
DQ_TRIS = 0;
DQ = 0; // pull DQ low to start timeslot
if(bitval==1) DQ =1; // return DQ high if write 1
__delay_us(5); // hold value for remainder of timeslot
DQ_TRIS = 1;
DQ = 1;
}// Delay provides 16us per loop, plus 24us. Therefore delay(5) = 104us

這就是我們?nèi)绾卫肈S18B20傳感器通過(guò)PIC微控制器獲得溫度。

/*

* File: main.c

* Author: Sourav Gupta

*

* Created on 11 April 2018, 17:57

*/



/*

* Configuration Related settings. Specific for microcontroller unit.

*/

#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)

#pragma config PWRTE = OFF // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled)

#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3/PGM pin has PGM function; low-voltage programming enabled)

#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)

#define _XTAL_FREQ 20000000

/*

* System Header files inclusions

*/



#include

#include

#include "supporting c files/ds18b20.h"

#include "supporting c files/lcd.h"



/*

* Ds18b20 related definition

*/



#define skip_rom 0xCC

#define convert_temp 0x44

#define write_scratchpad 0x4E

#define resolution_12bit 0x7F

#define read_scratchpad 0xBE



/*

* User interface related definitions

*/



#define temp_gap 20



float pre_val=0, aft_val=0;



/*

* Program flow related functions

*/



void sw_delayms(unsigned int d);



/* Main function / single Thread*/

void main(void) {

TRISD = 0xFF;

TRISA = 0x00;

TRISB = 0x00;

//TRISDbits_t.TRISD6 = 1;

unsigned short TempL, TempH;

unsigned int t, t2;

float difference1=0, difference2=0;

lcd_init();

while(1){

float i=0;

/* This is for presence detection of temp-sensing probe*/

while(ow_reset()){

lcd_com(0x80);

lcd_puts ("Please Connect ");

lcd_com (0xC0);

lcd_puts("Temp-Sense Probe");

}

/*------------------------------------------------------*/



lcd_puts (" ");

ow_reset();

write_byte(write_scratchpad);

write_byte(0);

write_byte(0);

write_byte(resolution_12bit); // 12bit resolution

ow_reset();

write_byte(skip_rom);

write_byte(convert_temp);



while (read_byte()==0xff);

__delay_ms(500);

ow_reset();



write_byte(skip_rom);

write_byte(read_scratchpad);



TempL = read_byte();

TempH = read_byte();



/*This is for Negative temperature*/



/*If result (TempH [Bitwise and] 1000 0000) = not 0

*then this condition get true.

case1. -0.5 degree value = 1111 1111. [1111 1111 & 1000 0000 = 1000 0000 which is not 0.]

case2. -55 degree value = 1111 1100. [1111 1100 & 1000 0000 = 1000 0000 which is not 0]

0x80 = 1000 0000

Test Case -10.125 output 1111 1111 0101 1110*/



if((TempH & 0x80)!=0){ // If condition will execute as TempH = 1111 1111 & 1000 0000 = 1000 0000.

t=TempH;// Store tempH value in t = 1111 1111 .

t<<=8;//after bitwise left shift 8 times value in t will be 1111 1111 0000 0000. ??

t=t|TempL;// t = 1111 1111 0000 0000 | 0101 1110 [ result t = 1111 1111 0101 1110]

t=t-1;//t = t-1 in this case t = 1111 1111 0101 1101.

t=~t;// t = 0000 0000 1010 0010.

t>>=4;// t = 0000 0000 0000 1010.

t=t*100;// t = 10 * 100 = 1000.

t2=TempL; //Store tempL value = 0101 1110.

t2=t2-1;// t2= 0101 1101

t2=~t2;//t2 = 1010 0010

t2=t2&0x0f;// t2 = 1010 0010 | 0000 1111 = 0000 0010

t2=t2 * 6.25; // 0000 00010 = 2 x 6.25 = 12.50

i=((unsigned int)t ) + (unsigned int)t2; //put both value in one variable 1000 + 12.5 = 1012.5



/*This if-else condition done because LCD would not refresh till temperature change -.20 or +.20 degree*/



pre_val=aft_val;



difference1 = pre_val - i;

difference2 = i - pre_val;



if(difference1 > temp_gap || difference2 > temp_gap){

aft_val = i;

lcd_com (0x80);

lcd_puts ("Circuit Digest");

lcd_com (0xc0);

lcd_puts("-");

lcd_bcd (5,aft_val);

lcd_data(223);

lcd_puts("C ");

}

else{

lcd_com (0x80);

lcd_puts ("Circuit Digest");

lcd_com (0xc0);

lcd_puts("-");

lcd_bcd (5,pre_val);

lcd_data(223);

lcd_puts("C ");





}

}

/*This is for positive Temperature*/

else {

i=((unsigned int)TempH << 8 ) + (unsigned int)TempL; //put both value in one variable?

i = i * 6.25; //calculations used from the table provided in the data sheet of ds18b20



/*This if-else condition done because LCD would not refresh till temperature change -.20 or +.20 degree*/

pre_val=aft_val;



difference1 = pre_val - i;

difference2 = i - pre_val;



if(difference1 > temp_gap || difference2 > temp_gap){

aft_val = i;

lcd_com (0x80);

lcd_puts ("Circuit Digest");

lcd_com (0xc0);

lcd_bcd (5,aft_val);

lcd_data(223);

lcd_puts("C ");



}

else{

lcd_com (0x80);

lcd_puts ("Circuit Digest");

lcd_com (0xc0);

lcd_bcd (5,pre_val);

lcd_data(223);

lcd_puts("C ");

}

}

}

return;

}



void sw_delayms(unsigned int d){

int x, y;

for(x=0;x

for(y=0;y<=1275;y++);?

}