【正文】 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(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 （ 7） 測量結(jié)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(qiáng)的抗干擾糾錯能力 。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 表 24 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? 24? bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 第三章 芯片功能簡介 9 MS Byte S S S S S 26 25 24 （ 2） 高低溫報警觸發(fā)器 TH和 TL DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)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(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。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(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 有在最近一次測溫后遇到符合報警條件的情況， DS18B20才會響應(yīng)這條命令。 （ 8） Copy Scratchpad[48H] 這個命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 DS18B20的 E2 ROM存儲器里，即把溫度報警觸發(fā)器字節(jié)存入非易失性存儲器里。這種拷貝操作在 DS18B20上電時自動執(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 DS18B20 的各種操作都是按時序進(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，然后分別進(jìn)行主程序 、 測溫子程序 、 預(yù)置數(shù) 、 報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 DS18B20 進(jìn)行編程時必須嚴(yán)格地保證讀寫時序，否則將無法讀取測量結(jié)果。試驗中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤，當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，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，正常通訊距離進(jìn)一步加長。在以后設(shè)計數(shù)字溫度計時可以考慮：根據(jù) DS18B20單總線協(xié)議，在總線上掛接多個DS18B20，主機(jī)根據(jù) DS18B20的唯一序列號，確定某一時刻與哪個器件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；用 24C02芯片增加掉電存儲功能，即保存斷電那一時刻顯示的 數(shù)據(jù)，在下次接上電源時可以顯示出來，以便參考；還可以增加對不在設(shè)定范圍內(nèi)的測量溫度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)的功 能。在這最后短短的幾個月時間里，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)計數(shù)字溫度計，應(yīng)注意的問題 :在編寫程序時要嚴(yán)格按照 DS18B20的時序圖來編程，否則無法實現(xiàn)預(yù)想的功能。因此，在用 DS18B20進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 性能測試可用制作的溫度計和已有的成品溫度計來同時測量比較，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℃ 的測量范圍使得該溫度計完全適合一般的應(yīng)用場合，其低電壓供電特性可做成電池供電的手持電子溫度計。 第五章 軟件編程 調(diào)試及性能分析 19 1. DS18B20 復(fù)位子程序 DS18B20 復(fù)位時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)出讀時間隙，器件會返回它的電源模式： 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強(qiáng)上拉，并最少保持 10ms。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(dá)不到報警條件。 （ 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。圖 25（ a）中 DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 端均接地，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 低溫限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 10 CRC 校驗值 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 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。 64位 ROM的循環(huán)冗余校驗碼（ 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)的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 （ 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 。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 6 （ 13）時鐘振蕩器 : AT89C52 中有一個用于構(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)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 （ 7） RST:復(fù)位輸入。對端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上 拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (ILL)。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“ 1”時可作為高阻抗輸入端用。 溫度測量的方案與分析 1．芯片選擇 本設(shè)計的測溫系統(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 一線總線獨特而且經(jīng)濟(jì)的特點 。 （ 4） 超出 預(yù)置 值時系統(tǒng)會自動報警 ，即發(fā)光二極管亮。 按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，確定系統(tǒng)有 5 個模塊組成：主控制器 、 溫度傳感器 DS18B 報警電路 、 按鍵預(yù)置溫度值電路 及顯示電路。而采用單片機(jī)對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便，簡單和靈活等優(yōu)點，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 , 集溫度測量和 A /D 轉(zhuǎn)換于一體 ,直接輸出數(shù)字量 ,具有接口簡單、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠等特點。 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。此外，還介紹了系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析。 這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路， 因此 感溫電路 的設(shè)計 比較 復(fù)雜 。 綜上所述， 本設(shè)計以智能集成溫度傳感器 DS18B20 為例，介紹基于 DS18B20傳感器的數(shù)字溫度計的設(shè)計，該設(shè)計適用于人們的日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用于溫度的檢測及控制。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(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．實現(xiàn)方法簡介 ： DS18B20 采用外接電源方式工作，一線測溫的一線與 AT89C52 的 連接并加上上拉電阻使其工作，測出 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。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 （ 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器 (地址為0000HFFFFH ) 。 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鐘?！?。開漏單總線接口引腳。 DS18B20溫度值格式表24 ][2 如下所示。 （ 4）高速暫存器是一個 9字節(jié)的存儲器。在開始另一個寫周期前必須有 1us以上的高電平恢復(fù)期。如果總線上有不止一個從機(jī)，當(dāng)所有從機(jī)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）。 （ 4） Search ROM [0F0H] 當(dāng)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。 （ 7） Read Scratchpad[0BEH] 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 12 這個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)出時間隙，而 DS18B20有忙于做時間轉(zhuǎn)換的話， DS18B20將在總線上輸出一個 0，若溫度轉(zhuǎn)換完，則輸出 1。預(yù)置數(shù)電路由兩個按 鍵和兩個數(shù)碼管組成，兩個按鍵分別與 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 A、 B、 C、 D、 E、 F、G、 DP等與 AT89C52的 P1口相連，由八個 136歐的電阻驅(qū)動，實現(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 DS18B20進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果，在使用 PL/M、 C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS18B20操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。本設(shè)計在硬件電路相同的條件下，可以通過軟件編程來實現(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)計的數(shù)字溫度計線路簡單、硬件少、成本低廉、軟件設(shè)計簡單等優(yōu)點 ,有著廣闊的應(yīng)