【正文】 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 溫度傳感器模塊 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng) 的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20 的性能特點如下： ● 獨特的單線接口方式僅需要一 個端口引腳進行通信； ● 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng) 功能； ●無需外部器件； ●可通過數(shù)據(jù)線供電， 電壓范圍： ～ ； ●測 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時精度為 177?！? ●零待機功耗 ●溫度以 9 或 12 位數(shù)字量讀出； ●用戶可定義的非易失性溫度報警設置 ●報警搜索命令識別并標志超過程 序限定溫度（溫度報警條件）的器件 ●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或８腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結構 1 框圖如圖 3 所示： 圖 3 DS18B20 內(nèi)部結構框圖 64 b 閃速 ROM 的結構如下 ： 開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 檢驗碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。主機操作 ROM 的命令有五種，如表 1 所列 2 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結構為 8 字節(jié)的存儲器，結構如圖4 所示。 前 2 個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第 5 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。 DS18B20 工作時寄存器中的分辨率 轉(zhuǎn)換為相應精度的溫度數(shù)值 . 溫度低位LSB 溫度高位 MSB TH TL 配置 保留 保留 保留 8 位 CRC 當 DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 1，指 令 說 明 讀 ROM（ 33H） 讀 DS1820的序列號 匹配 ROM（ 55H） 繼讀完 64位序列號的一個命令，用于多個 DS1820時定位 跳過 ROM（ CCH） 此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對在線的所有 DS1820 搜 ROM（ F0H） 識別總線上各器件的編碼，為操作各器件作好準備 報警搜索（ ECH） 僅溫度越限的器件對此命令做出響應 3 2 字節(jié)。單片 機 可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 5 ℃ /LSB 形式表示。溫度值格式如下： 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 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 。圖中， S表示位。 對應的溫度計算：當符號位 S=0 時， 表示測得的溫度植為正值， 直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當 S=1 時， 表示測得的溫度植為負值， 先將補碼變換為 原碼，再計算十進制值。例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H，+℃ 的數(shù)字輸出為 0191H， ℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 DS18B20 溫度傳感器主要用于對溫度進行測量，數(shù)據(jù)可用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，并以 ℃ ／ LSB 形式表示 。 表 2 是 部分溫度值對應的二進制溫度表示數(shù)據(jù)。 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)內(nèi)容 作比較，若 TTH 或 TTL,則將該器件內(nèi)的告警標志置位，并對主機發(fā)出的 告警搜索命令作出響應。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行告警搜索。 4 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼（ CRC）。主機根據(jù) ROM 的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較，以判斷主機收到的 ROM 數(shù) 據(jù)是否正確。 3） DS18B20 測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 5 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還 隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量 .計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將 55 ℃ 所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預置在 55 ℃所對應的一個基數(shù)值。 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器 1 的預置值減到 0 時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入 ,減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù) ,如此循環(huán)直到減法計數(shù) 器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫圖 2 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性其輸出用，于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就 是 DS18B20的測溫原理。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復位脈沖） → 發(fā) ROM 功能命令 → 發(fā)存儲器操作命令 → 處理數(shù)據(jù)。 在正常測溫情況下， DS1820 的測溫分辨力為