【文章內(nèi)容簡介】 地線）。用于讀寫和溫度轉(zhuǎn)換的電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，無需外部電源。 因為每個 DS1820 都有一個獨特的片序列號，所以多只 DS1820 可以同時連在一根單線總線上，這樣就 可以把溫度傳感器放在 許多不同的地方。這一特性在 HVAC 環(huán)境控制、探測建筑物、儀器或機器的溫度以及 過程監(jiān)測和控制等方面非常有用。 16 腳 SSOP PR35 符號 說明 8 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳。對單線操作：漏極開路 7 3 VDD 可選的 VDD 引腳。 DS1820S（ 16 腳 SSOP）：所有上表中沒提到的腳均接地 DS1820 的主要部件模塊 圖 5 DS1820 的主要部件模塊 圖 5 的方框圖示出了 DS1820 的主要部件。 DS1820 有三個主要數(shù)字部件： 1）64 位激光 ROM， 2）溫度傳 感器， 3）非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL。器件用如下方式從單線通訊線上汲取能量：在信號線處于高 電平期間把能量儲存在內(nèi)部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再 給寄生電源（電容）充電。 DS1820 也可用外部 5V 電源供電。 （三） 溫度傳感器 18B20 的測溫操作 DS1820 通過一種片上溫度測量技術(shù)來測量溫度。圖 6 示出了溫度測量電路的方框圖。 圖 6 溫度測量電路圖 DS1820 是這樣測溫的：用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一 個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進行計數(shù)來得到溫度值。計數(shù)器被預置到對應于 55℃的一個值。如果計數(shù)器 在門周期結(jié)束前到達 0，則溫度寄存 器（同樣被預置到 55℃）的值增加，表明所測溫度大于 55℃。 同時，計數(shù)器被復位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補償感溫振 蕩器的拋物線特性。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到 0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復這一過程。 斜坡式累加器用來補償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時獲得比較高的分辨力。這是通過改變計數(shù) 器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度 下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。 DS1820 內(nèi)部對此計算的結(jié)果可提供 ℃的分辨 力。溫度以 16bit 帶符號位擴展的二進制補碼形式讀 出，表 1 給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。數(shù)據(jù)通過單線接口以串行方式傳輸。 DS1820 測溫范圍 55℃ ~+125℃，以 ℃遞增。如用于華氏溫度，必須要用一個轉(zhuǎn)換因子查找表。 意 DS1820 內(nèi)溫度表示值為 1/2℃LSB。 最高有效（符號）位被復制充滿存儲器中兩字節(jié)溫度寄存器的高 MSB 位，由這種“符號位擴展”產(chǎn)生出了示于表 1 的 16bit 溫度讀數(shù)?？捎孟率龇椒ǐ@得更高的分辨力。首先，讀取溫度值，將 ℃位（ LSB）從讀取的值中截 去，這個值 叫做 TEMP_READ。然后讀取計數(shù)器中剩余的值，這個值是門周期結(jié)束后保留下來的值（ COUNT_REMAIN）。最 后，我們用到在這個溫度下每度的計數(shù)值（ COUNT_PER_C）。用戶可以用下面的公式計算實際溫度值： TEMPEATURE==(COUNT_PER_CCOUNT_REMAIN)/COUNT_PER_C DS18B20 的使用 ： CPU 對 DS18B20 的訪問流程是：先對 DS18B20 初始化，再進行 ROM 操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。 DS18B20 每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20進行預定的操作。 DS18B20 常用 控制命令，如表 41 所示 。 表 1 DS18B20 控制命令 表 指 令 約定代碼 操 作 說 明 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 BEH 讀暫存器 9 個字節(jié)內(nèi)容 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、 TL 字節(jié) 復制暫存器 48H 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫到 E2RAM 中 重新調(diào) E2RAM B8H 把 E2RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)寫到暫存器 TH字節(jié) 讀電源供電方式 B4H 啟動 DS18B20 發(fā)送電源供電方式的信號給主 CPU 五、 硬件設計 （一） 硬件電路設計 系統(tǒng)設計包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)兩部分組成，系統(tǒng)硬件電路如圖 51 所示。硬件系統(tǒng)設計由電源、復位、按鍵、傳感器接口、報警驅(qū)動、顯示等部分組成。它們可以分成三類： 1)電源、復位：復位、按鍵部分 2)輸入輸出：按鍵、顯示部分 3)驅(qū)動：傳感器接口、報警驅(qū)動部分 圖 7 系統(tǒng)硬件原理圖（ 1） （二） 電源和復位電路設計 系統(tǒng)采用交流供電，系統(tǒng)經(jīng)過外接 12V 交流變壓器，將市電變成 12V 交流電。系統(tǒng)經(jīng)過全波整流將交流電變成直流電，一部分整流后直流電通過直流穩(wěn)壓芯片 7812 變成平滑的 12V 直流電，提供給報警器接口。另一部分整流后直流電通過直流穩(wěn)壓芯片 7805 變成平滑的直流電，提供給系統(tǒng)其他部分。 單片機常見的復位電路有：上電復位、手動復位。本設計采用上電復位。 圖 7 系統(tǒng)軟件原理流程圖（ 2） （三） 輸入、輸出部分設計 輸入、輸出部分是單片機的信息傳輸通道，本部分實現(xiàn)按鍵的讀?。ㄝ斎耄?、溫度值的顯示（輸出）。 傳統(tǒng)的按鍵設計，由電阻和按鍵組成，電阻的一端接電源，電阻的另一端接按鍵和單片機引腳。當按鍵按下 時，單片機引腳為低電平；當按鍵放開時，單片機引腳為高電平。 本系統(tǒng)在進行輸入部分在設計時利用了 ATmega16 單片機的內(nèi)部上拉電阻，直接將按鍵連接到引腳，節(jié)省了 4 個電阻。 顯示部分設計由 8個共陽級數(shù)碼管和 8個三極管組成，采用動態(tài)顯示方法實現(xiàn)數(shù)字顯示。 8 個數(shù)碼管的數(shù)字腳并接到單片機 PA 端口，確定數(shù)碼管的顯示內(nèi)容；數(shù)碼管公共端分別接三極管發(fā)射極，確定在某一時刻，那個數(shù)碼管顯示。 8個三極管集電極電源，三極管基極接極接單片機 PC 端口，當某 PC 端口為高電平時，對應數(shù)碼管被選中，數(shù)字腳顯示數(shù)字。 （四） 驅(qū)動部分設計 傳 感器接口按照 18b20 的要求，接電源和地后，數(shù)據(jù)引腳通過上拉電阻接單片機即可。 報警器采用電平驅(qū)動，具體報警設備可以外接，也可用蜂鳴器。此外還采用發(fā)光二極管、小燈泡等發(fā)光設備進行報警提示。外接報警設備通過三極管驅(qū)動繼電器完成 六、 軟件設計 （一） 顯示部分設計 數(shù)碼管的外觀 圖 8 數(shù)碼管的外觀 圖 9 5011 系列數(shù)碼管的引腳排列 一個“ 8”字型的顯示模塊用“ a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp” 8 個發(fā)光二極管組合而成。每個發(fā)光二極管稱為一字段 。其內(nèi)部電原理圖如圖 6－ 6－ 4，分別是共陰極和共陽極 LED 數(shù)碼管兩種結(jié)構(gòu)形式。 圖 10 共陰極數(shù)碼管 圖 11 共陽極數(shù)碼管 以共陰極數(shù)