前言

  本次主要介绍一下关于单片机的实验：MCS-51的温度数据采集（One Wire接口）与应用设计。

一、One Wire接口工作原理

1.1 引脚介绍

  本电路中用到了STC89C52单片机的P2.2，P2.3，P2.4，P0的8个管脚，P3.7。P2的三个管脚连接的是译码器，控制数码管的哪一位亮；P0的8个管脚控制的是数码管显示的数字;P3.7控制的是温度传感器DS18B20。

1.2 定时器/计数器的结构原理图

A、单总线的介绍
  单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制都由这根线完成。设备（主机或从机）通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其他设备使用总线。单总线通常要求外接一个约为4.7k的上拉电阻，这样当总线闲置时，其状态为高电平。
B、主机和从机间的通信步骤
  主机和从机之间的通信可通过3个步骤完成，分别为初始化One-Wire器件、识别One-Wire器件和交换数据。由于它们是主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问One-Wire器件都必须严格遵循单总线命令序列，即初始化、ROM命令、功能命令。如果出现序列混乱，One-Wire器件将不响应主机（搜索ROM命令、报警搜索命令除外）。

1.3 方式1计时的有关程序

  实际应用中，一般不用方式0，常采用方式1，用方式1计时的有关程序：
A、设置TMOD寄存器
  C/T*=0；GATE位为0；TMOD寄存器应初始化为0x01。
B、计算定时器T0的计数初值
  系统时钟为12Mhz时，对应的是一个机器周期（即数一个脉冲的时间）为1微秒，故可以计算得出最大的计时时间为65.536毫秒。如果时间太长的话，我们可以设定一个较小的时间，然后循环它的一定次数（可以计算得出）。
C、设置IE寄存器
  将IE寄存器中的EA、ET0位置换到1。
D、启动和停止定时器T0
  TR0=1，则启动定时器T0；TR0=0，则停止定时器T0定时。

二、MCS-51单片机控制DS18B20温度数据采集应用案例功能

   将基本程序中8段数码管的温度显示数值增加小数点，此时显示的温度为20.81度。

三、MCS-51单片机控制DS18B20温度数据采集应用案例程序代码

  代码如下（示例）：

#include <reg52.h> //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器
#define uchar unsigned char //对数据类型进行声明定
#define uint unsigned int
sbit LSA=P2^2; //对管脚定义
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
sbit DSPORT=P3^7;
char num=0;
char DisplayData[8];
char code smgduan[10]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f }; //不带小数点的0到9
char code smgduan_dot[10]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef }; //带小数点的0到9
uchar Ds18b20ReadByte(void);
int Ds18b20ReadTemp();
void Delay1ms(uint y)  //延时函数，i=1时，大约延时10us
{
	uint x;
	for( ; y>0; y--)
	{
		for(x=110; x>0; x--);
	}
}
void datapros(int temp) //温度读取处理转换函数	 
{
   	float tp;  
	if(temp< 0)				//当温度值为负数
  	{
		DisplayData[0] = 0x40; 	  
		//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。
  	}
 	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 / 1000];
	DisplayData[2] = smgduan_dot[temp % 1000 / 100];
	DisplayData[3] = smgduan[temp % 100 / 10];
	DisplayData[4] = smgduan[temp % 10 / 1];
}
void DigDisplay() //数码管显示函数
{
	char i;
	for(i=0;i<6;i++)
	{
		switch(i)	 //位选，选择点亮的数码管，
		{
			case(1):
				LSA=1;LSB=1;LSC=1; break;//显示第7位
			case(2):
				LSA=0;LSB=1;LSC=1; break;//显示第6位
			case(3):
				LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第5位
			case(4):
				LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第4位	
		}
		P0=DisplayData[i];//发送数据
		Delay1ms(1); //间隔一段时间扫描	
		P0=0x00;//消隐
	}		
}
void main() //主函数
{	
	while(1)
	{
		datapros(Ds18b20ReadTemp());	 //数据处理函数
		DigDisplay();//数码管显示函数		
	}		
}
uchar Ds18b20Init()
{
	uchar i;
	DSPORT = 0;			 //将总线拉低480us~960us
	i = 70;	
	while(i--);//延时642us
	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>6)//等待>5MS
		{
			return 0;//初始化失败
		}
	}
	return 1;//初始化成功
}
void Ds18b20WriteByte(uchar dat) //向18B20写入一个字节
{
	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1us
		i++;
		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60us
		DSPORT = 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;
	}
}
uchar Ds18b20ReadByte() //读取一个字节
{
	uchar byte, bi;
	uint i, j;	
	for(j=8; j>0; j--)
	{
		DSPORT = 0;//先将总线拉低1us
		i++;
		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;
}
void  Ds18b20ChangTemp() //让18b20开始转换温度
{
	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
}
void  Ds18b20ReadTempCom()  //发送读取温度命令
{	
	Ds18b20Init();
	Delay1ms(1);
	Ds18b20WriteByte(0xcc);	 //跳过ROM操作命令
	Ds18b20WriteByte(0xbe);	 //发送读取温度命令
}
int Ds18b20ReadTemp()  //读取温度
{
	int temp = 0;
	uchar tmh, tml;
	Ds18b20ChangTemp();			 	//先写入转换命令
	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;
	temp |= tml;
	return temp;
}

四、MCS-51单片机控制DS18B20温度数据采集应用案例电路图