51单片机操作DS18B20传感器显示温度教程

## 知识点一：51单片机概述 51单片机是一种基于Intel 8051微控制器架构的单片机，广泛应用于嵌入式系统的开发中。它通常包含一个8位CPU，内部RAM和ROM（或Flash），以及一些串行通信接口等。由于其简单性和易于学习的特性，51单片机是电子爱好者和工程师进行微控制器学习和开发的一个非常受欢迎的平台。 ## 知识点二：DS18B20温度传感器原理 DS18B20是一款数字输出型温度传感器，由Maxim Integrated生产。它提供9位到12位摄氏温度测量值，且测量范围在-55°C至+125°C之间。该传感器具有一个独特的数字信号输出特性，即采用1-Wire（单总线）接口，允许通过单一数据线（加上地线）与微控制器进行通信。这使得它在有限的I/O端口的应用中非常有用。 DS18B20通过其数字接口传输温度数据，当微控制器发送转换指令后，DS18B20会测量当前温度，并将测量结果转换成数字信号，然后通过1-Wire总线传输给单片机。 ## 知识点三：1-Wire通信协议 1-Wire是一种由Dallas Semiconductor（现为Maxim Integrated的一部分）创建的串行通信协议，它仅需单个数据线即可实现设备间的通信，并可同时提供电源。除了数据线，还需要连接地线。1-Wire总线具有较低的数据传输速率，但其设备较少的接线需求特别适合于连接距离较近的多个设备。 1-Wire协议采用“一线式”数据通信，包括一个开放的收集过程和一个数据传输过程。在通信中，主设备（如51单片机）发送时钟脉冲，而从设备（如DS18B20）则在特定的时间窗口内响应。这一协议还包含了一种设备寻址和识别机制，使得主设备能够区分和识别连接在同一总线上的多个设备。 ## 知识点四：数码管显示技术 数码管是一种电子显示器件，用于显示数字和一些字母。它通常由若干个发光二极管（LEDs）或液晶组成，并由特定的段来控制显示。数码管通过控制不同的段来显示不同的数字。 在本实验中，数码管用于显示DS18B20温度传感器测量到的温度值。这个过程通常涉及将温度值转换为可在数码管上显示的格式。51单片机会计算DS18B20传感器传来的数字信号，然后通过控制数码管上的相应段来显示温度。 ## 知识点五：C语言在单片机编程中的应用 C语言是一种广泛用于嵌入式系统开发的编程语言，尤其在51单片机的开发中占据重要地位。由于C语言提供了接近硬件的操作能力，并且具有较高的灵活性和可移植性，因此非常适合用于编写单片机程序。 在本实验中，使用C语言来编写程序控制51单片机，使其能够与DS18B20温度传感器进行通信，并将温度值显示在数码管上。程序中会涉及到I/O端口操作、数据传输、数码管的段控制等技术细节。利用C语言的库函数和寄存器操作，可以有效地实现这些功能。 ## 知识点六：实验过程与结果预期 实验的目标是实现DS18B20温度传感器与51单片机的通信，并将测量到的温度值通过数码管显示出来。实验过程通常包括以下步骤： 1. 硬件连接：将DS18B20温度传感器按照丝印方向正确插接在单片机的温度传感器接口上。 2. 程序编写：使用C语言编写程序，完成以下任务： - 初始化单片机的I/O端口。 - 实现对DS18B20的通信协议，包括初始化、发送指令、读取数据等。 - 将读取到的温度数据转换为可在数码管上显示的格式。 - 控制数码管显示当前温度。 3. 程序下载：将编写好的程序下载到单片机中。 4. 运行测试：开启电源，观察数码管是否能够实时显示环境温度。 预期结果是，当程序运行并且温度传感器正确接收到电源后，数码管会显示由DS18B20测量并由51单片机处理后的实时温度值。通过改变实验环境的温度，可以观察到数码管上显示的温度值随之发生变化。