【正文】 t1 bit0LS Byte 2 32 2 12 02 1?2 2 3?2 4 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 MS Byte S S S S S 2 62 52 （2）高低溫報(bào)警觸發(fā)器TH和TLDS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)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(jié)構(gòu)寄存器。表26 溫度分辨率設(shè)置表R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 3. DS18B20的工作時(shí)序DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ROM 操作指令 →存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)讀周期最短的持續(xù)期為 60us,各個(gè)讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。所有和64位ROM序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖。然而，只有在最近一次測(cè)溫后遇到符合報(bào)警條件的情況，DS18B20才會(huì)響應(yīng)這條命令。（8） Copy Scratchpad[48H]這個(gè)命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到DS18B20的E ROM存儲(chǔ)器里，即把溫度報(bào)2警觸發(fā)器字節(jié)存入非易失性存儲(chǔ)器里。這種拷貝操作在DS18B20上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，這樣一上電暫存器里馬上存在有效的數(shù)據(jù)了。具體電路原理圖如下圖 31 所示。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作都是按時(shí)序進(jìn)行的。軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進(jìn)行硬件的正確性檢驗(yàn)，然后分別進(jìn)行主程序、測(cè)溫子程序、預(yù)置數(shù)、報(bào)警子程序等的編程及調(diào)試，由于 DS18B20 與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對(duì) DS18B20進(jìn)行編程時(shí)必須嚴(yán)格地保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測(cè)量結(jié)果。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤，當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米膠合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。在以后設(shè)計(jì)數(shù)字溫度計(jì)時(shí)可以考慮：根據(jù)DS18B20單總線協(xié)議，在總線上掛接多個(gè)DS18B20，主機(jī)根據(jù)DS18B20的唯一序列號(hào)，確定某一時(shí)刻與哪個(gè)器件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；用24C02芯片增加掉電存儲(chǔ)功能，即保存斷電那一時(shí)刻顯示的數(shù)據(jù)，在下次接上電源時(shí)可以顯示出來，以便參考；還可以增加對(duì)不在設(shè)定范圍內(nèi)的測(cè)量溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。在這最后短短的幾個(gè)月時(shí)間里，留下了難以忘懷的回憶。我們導(dǎo)師的指導(dǎo)思想是不去盲目地追求高分，關(guān)鍵是要學(xué)到真東西，這使我受益匪淺。用DS18B20溫度傳感器設(shè)計(jì)數(shù)字溫度計(jì)，應(yīng)注意的問題:在編寫程序時(shí)要嚴(yán)格按照DS18B20的時(shí)序圖來編程，否則無法實(shí)現(xiàn)預(yù)想的功能。因此，在用DS18B20進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。性能測(cè)試可用制作的溫度計(jì)和已有的成品溫度計(jì)來同時(shí)測(cè)量比較，由于DS18B20 的精確度很高，所以誤差指標(biāo)可以限制在 ℃以內(nèi)，另外－55℃～＋125℃的測(cè)量范圍使得該溫度計(jì)完全適合一般的應(yīng)用場(chǎng)合，其低電壓供電特性可做成電池供電的手持電子溫度計(jì)。第五章 軟件編程調(diào)試及性能分析191. DS18B20 復(fù)位子程序DS18B20 復(fù)位時(shí)序圖參看后面芯片功能部分有詳細(xì)的介紹。具體電路如下圖22 所示。（11）Read Power Supply[0B4H]若把這條命令發(fā)給DS18B20后發(fā)出讀時(shí)間隙，器件會(huì)返回它的電源模式：0為寄生電源，1為外部電源。如果使用寄生電源，總線控制器必須在這條命令后立即啟動(dòng)強(qiáng)上拉，并最少保持10ms。只要DS18B20不掉電，報(bào)警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測(cè)得的溫淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文12度值達(dá)不到報(bào)警條件。（3） Skip ROM [0CCH] 這個(gè)命令允許總線控制器不用提供64位ROM編碼就使用存儲(chǔ)器操作命令，在單點(diǎn)總線情況下，可以節(jié)省時(shí)間。圖 25（a ）中 DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 端均接地，]4[圖 25（b）中 DS18B20 采用外接電源方式，其 VDD 端用 3V～ 電源供電。表 27 DS18B20暫存寄存器分布寄存器內(nèi)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淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文10低溫限值（ TL） 3配置寄存器 4保留 5保留 6保留 7CRC 校驗(yàn)值 8 DS18B20等待 DS18B20Tx產(chǎn)生 15us—16us 脈沖60240 主機(jī)復(fù)位脈沖 VCC 480usTX960us 主機(jī)Rx min480us 1Wire Bus GND圖24 （a）初始化時(shí)序主機(jī)控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機(jī)發(fā)一復(fù)位脈沖(最短為 480us 的低電平)，接著主機(jī)釋放總線進(jìn)入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測(cè)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)。表25:配置寄存器結(jié)構(gòu)TM R1 R0 1 1 1 1 1低五位一直都是“1”，TM 是測(cè)試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。64位ROM的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8＋X5＋X4＋1 ）。.2．DS18B20外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖22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(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。第三章 芯片功能簡(jiǎn)介7（2） 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。（13）時(shí)鐘振蕩器: AT89C52 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。（9）XTAL1 :振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。（7）RST:復(fù)位輸入。對(duì)端口 P2 寫“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(ILL)。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0 寫 “1”時(shí)可作為高阻抗輸入端用。 溫度測(cè)量的方案與分析1．芯片選擇本設(shè)計(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)采用芯片 DS18B20， DS18B20 是 DALLAS 公司的最新單線數(shù)字溫度傳感器，它的體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)，DS18B20 是世界上第一片支持“ 一線總線 ”接口的溫度傳感器，具有一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。（4）超出預(yù)置值時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，即發(fā)光二極管亮。 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)有 5 個(gè)模塊組成：主控制器、溫度傳感器 DS18B報(bào)警電路 、按鍵預(yù)置溫度值電路 及顯示電路。而采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便，簡(jiǎn)單和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高溫度控制的技術(shù)指標(biāo)。DS18B20 新型單總線數(shù)字溫度傳感器是 DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器, 集溫度測(cè)量和 A /D 轉(zhuǎn)換于一體 ,直接輸出數(shù)字量,具有接口簡(jiǎn)單、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。本論文介紹了一種以單片機(jī)為主要控制器件，以 DS18B20 為溫度傳感器的新型數(shù)字溫度計(jì)。此外，還介紹了系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析。這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，因此感溫電路的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。綜上所述，本設(shè)計(jì)以智能集成溫度傳感器 DS18B20 為例，介紹基于DS18B20 傳感器的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)適用于人們的日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用于溫度的檢測(cè)及控制。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。2．實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)介：DS18B20 采用外接電源方式工作，一線測(cè)溫的一線與 AT89C52 的 連接并加上上拉電阻使其工作，測(cè)出的數(shù)據(jù)存放在寄存器 10H12H 中，將數(shù)據(jù)經(jīng)過 BCD 碼轉(zhuǎn)換后送 LED 顯示。對(duì)端口寫“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。第三章 芯片功能簡(jiǎn)介5（6）P3 口:P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器(地址為EA0000HFFFFH ) 。字節(jié)的 RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但在物理上它們是分開的。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。℃。開漏單總線接口引腳。DS18B20溫度值格式表24 如下所示。 （4）高速暫存器是一個(gè)9字節(jié)的存儲(chǔ)器。在開始另一個(gè)寫周期前必須有1us 以上的高電平恢復(fù)期。如果總線上有不止一個(gè)從機(jī)，當(dāng)所有從機(jī)試圖同時(shí)傳送信號(hào)時(shí)就會(huì)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]當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，總線控制器并不知道單線總線上有多少個(gè)器件或它們的64位ROM 編碼。（7） Read Scratchpad[0BEH] 這個(gè)命令讀取暫存器的內(nèi)容。如果控制器在這條命令之后跟著發(fā)出時(shí)間隙，而DS18B20有忙于做時(shí)間轉(zhuǎn)換的話， DS18B20將在總線上輸出一個(gè)0，若溫度轉(zhuǎn)換完，則輸出1。預(yù)置數(shù)電路由兩個(gè)按鍵和兩個(gè)數(shù)碼管組成，兩個(gè)按鍵分別與 AT89C52 的管腳 和 相連。顯示電路由八位共陰極的數(shù)碼管組成，通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)A、B、 C、D 、E、F 、G 、DP 等與AT89C52的P1口相連，由八個(gè)136歐的電阻驅(qū)第四章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)15動(dòng)，實(shí)現(xiàn)段控制功能。 (00) (01) (02) (03) (04)SEG: DB 03FH, 06H, 05BH, 04FH, 066H 。（3）較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測(cè)溫結(jié)果，在使用PL/M、C等高級(jí)語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS18B20 操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)在硬件電路相同的條件下，可以通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)顯示不同范圍和兩位小數(shù)的溫度值。以DS18B20溫度傳感器設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)線路簡(jiǎn)單、硬件少、成本低廉、軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),有著廣闊的應(yīng)用