【正文】 1（ b）圖所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產品技術條件的要 求。 二 DS18B20 功能簡介 基于 DS18B20 數(shù)字溫度計的設計 8 芯片簡介 （ 1） 適應電壓范圍更寬，電壓范圍： V～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 。 （ 2） 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 。 （ 3） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內 。 （ 4） 測 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10℃ ～ +85℃ 時精度為 177?！?。 （ 5） 可編程的分辨率為 9～ 12 位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 。 （ 6） 在 9 位分辨率時最多在 內把溫度轉換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內把溫度值轉換為數(shù)字，速度更快 。 （ 7） 測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 “ 一線總線 ” 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 。 （ 8） 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 。 DS18B20 外形和內部結構 DS18B20 內部結構如圖所示，主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 基于 DS18B20 數(shù)字溫度計的設計 9 DS18B20 的管腳排列 DS18B20引腳定義： 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 （ 1） 64 位 ROM ROM 中的 64 位序列號 是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個 DS18B20 的 64 位序列號均不相同。 64 位 ROM 的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8＋ X5＋ X4＋ 1）。 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 DS18B20 中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用 16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB形式表達，其中 S為符號位。 DS18B20 溫度值格式表 如下所示。 這是 12 位轉化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 DS18B20 的兩個 8 比特 的 RAM中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。 例如＋ ℃的數(shù)字輸出為 0191H，－ ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH。 DS18B20 溫度值格式表 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LS Byte 23 22 21 20 2 1? 2 2? 2 3? 2 4? bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 MS Byte S S S S S 26 25 24 （ 2） 高低溫報警觸發(fā)器 TH 和 TL 基于 DS18B20 數(shù)字溫度計的設計 10 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL和結構寄存器。 （ 3）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下 表所示。 配置寄存器結構 TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是 “ 1” ， TM 是測試模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20 出廠時該位被設置為 0，用戶不要去改動。 R1 和R0 用來設置分辨率，如下表 1 所示（ DS18B20 出廠時被設置為 12 位） 。 高速暫存器是一個 9 字節(jié)的存儲器。開始兩個字節(jié)包含被測溫度的數(shù)字量信息；第 5 字節(jié)分別是 TH、 TL、配置寄存器的臨時拷貝，每一次上電復位時被刷新；第 8 字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8個字節(jié)的 CRC 碼，可用來保證通信正確。高速暫存器 RAM 結構圖如下表 2 所示。 表 1： 溫度分辨率設置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉換時間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms DS18B20 的工作時序 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化 → ROM 操作指令 → 存儲器操作指令 → 數(shù)據(jù)傳輸。 其工作時序 ][3 包括初始化時序、寫時序和讀時序。 表 47： DS18B20 暫存寄存器分布 寄存器內容 字節(jié)地址 溫度值低位 （ LS Byte） 0 溫度值高位 （ MS Byte） 1 高溫限值（ TH） 2 低溫限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 基于 DS18B20 數(shù)字溫度計的設計 11 保留 7 CRC 校驗值 8 主機控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即 主機發(fā)一復位脈沖(最短為 480us 的低電平 )，接著主機釋放總線進入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測到I/O 引腳上的上升沿之后，等待 1560us 然后發(fā)出存在脈沖 (60240us 的低電平 )。 寫時間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產生寫起始信號。在 15us 之內將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對數(shù)據(jù)線進行采樣，如果采樣為高電平，就寫 1，如果為低電平，寫 0 就發(fā)生。在開始另一個寫周期前必須有 1us以上的高電平恢復期。 讀時間片 :主機將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1us 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產 生讀起始信號。主機在讀時間片下降沿之后 15us 內基于 DS18B20 數(shù)字溫度計的設計 12 完成讀位。每個讀周期最短的持續(xù)期為 60us,各個讀周期之間也必須有 1us以上的高電平恢復期。 4 、 DS18B20 與單片機的典型接口設計 以 MCS－ 51 系列單片機為例，畫出了 DS18B20 與微處理器的典型連接 ]4[ 。圖（ a）中 DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 端均接地，圖（ b）中 DS18B20 采用外接電源方式，其 VDD 端用 3V～ 電源供電。 (a) 寄生電源工作方式 (b) 外接電源工作方式 DS18B20 的各個 ROM 命令 （ 1） Read ROM [33H] 這個命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 8 位系列編碼，惟一的序列號的 8 位 CRC 碼。只有在總線上存在單只 DS18B20 的時候才能用這個命令。如果總線上有不止一個從機，當所有從機試圖同時傳送信號時就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。 （ 2） Match ROM [55H] 這是個匹配 ROM 命令，后跟 64 位 ROM 序列，讓總線控制器在多點總線上定位一只特定的 DS18B20。只有和 64 位 ROM 序列 完全匹配的DS18B20 才能響應隨后的存儲器操作。所有和 64 位 ROM 序列不匹配的從機都將等待復位脈沖。這條命令在總線上有單個或多個器件時都可以使用。 （ 3） Skip ROM [0CCH] 這個命令允許總線控制器不用提供 64 位 ROM 編碼就使用存儲器操作命令，在單點總線情況下，可以節(jié)省時間。如果總線上不止一個從機，在命令之后緊跟著發(fā)一條讀命令，由于多個從機同時傳信號。總線上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。 （ 4） Search ROM [0F0H] 基于 DS18B20 數(shù)字溫度計的設計 13 當一個系統(tǒng)初次啟動時，總線控制器并不知道單線總線上 有多少個器件或它們的 64 位 ROM 編碼。搜索 ROM 命令允許總線控制器用排除法識別總線上的所有從機的 64 位編碼。 （ 5） Alarm Search [0ECH] 這條命令的流程和 Search ROM 相同。然而，只有在最近一次測溫后遇到符合報警條件的情況， DS18B20 才會響應這條命令。報警條件定義為溫度高于 TH 或低于 TL。只要 DS18B20 不掉電，報警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測得的溫度值達不到報警條件。 （ 6） Write Scratchpad[4EH] 這個命令向 DS18B20 的暫存器 TH 和 TL中寫入數(shù) 據(jù)?？梢栽谌魏螘r刻發(fā)出復位命令來中止寫入。 （ 7） Read Scratchpad[0BEH] 這個命令讀取暫存器的內容。讀取將從第 1 字節(jié)開始，一直進行下去，直到第 9（ CRC）字節(jié)讀完。