MCS51单片机与DS18B20温度传感器应用教程

MCS-51系列微控制器，通常被称为8051微控制器，是一系列基于Intel 8051架构的8位微控制器。它们广泛应用于嵌入式系统和微控制器学习中。ds18b20是Maxim Integrated（前身为Dallas Semiconductor）生产的一款数字温度传感器，它使用1-Wire接口协议进行通信。 ### 知识点详细说明： #### 1. MCS-51微控制器架构 MCS-51微控制器基于Intel 8051架构，其设计包含几个关键的硬件组件，如中央处理单元（CPU）、程序存储器（通常为ROM或FLASH）、数据存储器（RAM）、并行I/O端口、定时器/计数器、串行口以及中断系统。这些组件共同工作以执行程序和控制外围设备。 #### 2. ds18b20温度传感器 ds18b20传感器是一款高精度的数字温度计，可提供9位到12位的摄氏温度测量值。其工作温度范围为-55°C至+125°C。它使用1-Wire（单总线）通信接口，因此一个数据线即可实现数据传输和供电，非常适合远距离温度监测。 #### 3. 1-Wire通信协议 1-Wire协议允许通过单根数据线（和一个地线）进行数据和电源传输。该协议不仅节约了I/O端口资源，还能在远距离传输中保持信号完整性。在1-Wire通信系统中，主设备（如MCS-51微控制器）负责发起通信，而从设备（如ds18b20）响应主设备的请求。 #### 4. MCS-51与ds18b20的接口实现 要将ds18b20连接到MCS-51微控制器，需要正确配置1-Wire总线的硬件接口。通常需要在MCS-51上设置一个I/O口作为1-Wire总线，并将ds18b20的数据线连接到这个I/O口。因为ds18b20自带上拉电阻，所以一般不需要额外的外部上拉电阻。 #### 5. 软件编程要点 在编程MCS-51微控制器以读取ds18b20的温度数据时，需要注意以下几点： - **初始化**：通过1-Wire协议初始化ds18b20传感器，将其置于就绪状态。 - **ROM命令**：发送特定的ROM命令，如“跳过ROM”或“匹配ROM”，来选择与主控制器通信的ds18b20。 - **功能命令**：向传感器发送功能命令来配置温度测量的分辨率以及启动温度转换。 - **读取数据**：在转换完成后，从ds18b20读取温度寄存器中的数据，并将其转换为实际的温度值。 #### 6. 温度数据处理 ds18b20的温度数据为二进制格式，需要进行转换才能解读为摄氏度。例如，如果使用12位分辨率，温度值通过一个9位的温度寄存器和一个标志位以及一个配置寄存器来表示。温度值是通过将这个二进制数除以16得到的实际温度。 #### 7. 编程语言的选择 在与MCS-51微控制器和ds18b20交互时，可以使用C语言或汇编语言。由于C语言更为高级，能够提供更好的可读性和易于维护的代码，通常推荐使用C语言进行编程。 #### 8. 实际应用 MCS-51与ds18b20的应用非常广泛，比如环境监测系统、温控设备、医疗监测仪器等。由于它们的灵活性和成本效益，它们特别适合嵌入式系统项目。 #### 9. 注意事项 在实际应用中，需要注意一些关键点，如电源管理，确保在读取ds18b20温度数据时供电稳定。另外，通信协议的时序要求严格，任何偏离都可能导致通信失败。 #### 10. 资源和文档 为了有效地使用MCS-51微控制器和ds18b20传感器，开发者需要参考它们的数据手册和应用笔记。这些文档提供了详细的参数信息和示例代码，是开发过程中的宝贵资源。 将上述知识点串联起来，我们可以看到MCS-51微控制器与ds18b20传感器的结合使用，提供了一种强大而经济的解决方案，适用于各种需要进行温度检测的场合。通过1-Wire协议实现的硬件接口简化了设计，而编程的灵活性则允许开发者为特定应用场景编写专用软件。