【文章內(nèi)容簡介】 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： ? 獨特的單線接口僅需一個端口引 腳進行通訊 ? 簡單的多點分布應用 ? 無需外部器件 ? 可通過數(shù)據(jù)線供電 ? 零待機功耗 ? 測溫范圍 55~+125℃，以 ℃遞增。華氏器件 67~+2570F，以 遞增 ? 溫度以 9 位數(shù)字量讀出 ? 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間 200ms（典型值） ? 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。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64位光刻 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。 DS18B20的管腳排 列、各種封裝形式如圖 35所示， DQ 為 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。 VDD為 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 ； GND為 地信號 ， 當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 其電路圖如圖 35所示 .。 第 10 頁 （共 24 頁） 圖 35 外部封裝形式 DS18B20 的測溫原理如圖 36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 37 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(guān)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。 第 11 頁 （共 24 頁） 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，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 ℃。 預 置低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器斜 率 增 加 器計 數(shù) 器 1比 較預 置= 0溫 度 寄 存 器計 數(shù) 器 2= 0Tx加 1停 止τ 1τ 2 圖 36 DS18B20的測溫原理 晶振控制電路 單片機 XIAL1 和 XIAL2 分別接 30PF 的電容，中間在并個 6MHZ 的晶振，形成單片機的晶振電路。 第 12 頁 （共 24 頁） 圖 37 晶振控制電路 復位電路 圖 38 復位電路 4 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度 第 13 頁 （共 24 頁） 子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 實驗主程序流程圖 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值，溫度測量每 1s 進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖 41所示。 圖 41 主程序流程圖 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9字節(jié)，在讀出時需進行 CRC 校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖 42所示。 第 14 頁 （共 24 頁） 圖 42 讀溫度流程圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換 命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當采用 12 位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為 750ms，在本程序設計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖 43 所示。 第 15 頁 （共 24 頁） 圖 43 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 計算溫度子程序 計算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖 44 所示。 圖 44 計算溫度流程圖 第 16 頁 （共 24 頁） 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高顯示位為 0 時將符號顯示位移入 下一位。程序流程圖如圖 55所示。 圖 45 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 5 調(diào)試 系統(tǒng)的調(diào)試以程序為主。硬件調(diào)試比較簡單，首先檢查電路的焊接是否正確，然后可用萬用表測試或通電檢測。軟件調(diào)試先編寫顯示程序并進行硬件的正確性檢驗，然后分別進行主程序、讀出溫度子程序、溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序的編程及調(diào)試，由于 DB18B20 與單片機采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，我對 DB18B20進行讀寫