【文章內(nèi)容簡介】 二進制溫度數(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)的報警標志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行報警搜索。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（ CRC）。主機 ROM的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 的測溫原理是這這樣的 ， 器件中低溫度系數(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)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)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(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 溫度寄存器中，計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃ 所對應(yīng)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(dāng)減法計數(shù)器 1 的預(yù)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(yù)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)器計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。 表 33 一部分溫度對應(yīng)值表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初使化 DS18B20（發(fā)復(fù)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)。 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接電源 ； 另一種是寄生電源供電方式，如圖37 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉。 圖 37 DS18B20 與單片機的接口電路 當(dāng) DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 由于 DS18B20 是在一根 I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。 DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。 顯示部分電路設(shè)計 74LS164 引腳功 能及特性 74LS164 是一個串入并出的 8 位移位寄存器，他常用于單片機系統(tǒng)中，下面總結(jié)一下這個元件的基本知識． 如圖 310為 74LS164引腳 圖 ， 圖 74LS164內(nèi)部功能圖 。 圖 310 74LS164 引腳 圖 311 74LS164 內(nèi)部功能圖 串行輸入帶鎖存 時鐘輸入 ,串行輸入帶緩沖 異步清除 最高時鐘頻率可高達 36MHZ 功耗： 10mW/bit 74 系列工作溫度： 0176。C — 70176。C 最高電壓： 7V 輸入 最高電壓： 7V 高電平： . 低電平： 8mA. 溫度 顯示電路 溫度 顯示電路 （如圖 312） 采用 4 位共陽 LED 數(shù)碼管，從 P3 口 RXD,TXD串口輸出段碼。顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點就是使用口資源比較少，該顯示電路只使用單片機的 3 個端口 ： ， ， ， 并配以 4片串入并出移位寄存器 74LS164（ LED 驅(qū)動）四只數(shù)碼管采用 74LS164 右移寄存器驅(qū)動，顯示比較清晰。 其工作過程如下： 發(fā)送，移位時鐘由 送出。 作用下，串行口發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)一位一位地移入 74LS164中。 74LS164 串級擴展為 4 個 8 位并行輸出口，分別連接到 4 個 LED 顯示器的段選端作靜態(tài)顯示。 圖 312 溫度顯示電路 報警系統(tǒng)電路 在 圖 313 中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時 LED 數(shù)碼管將沒有被測溫度值顯示 。 圖中有三個獨立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計的上下限報警設(shè)置 ,圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時 LED 數(shù)碼管將沒有被測溫度值顯示，這時可以調(diào)整報警上下限 ，從而測出被測的溫度值。圖中的按健復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復(fù)位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)復(fù)位。 圖 313 報警系統(tǒng) 電路 發(fā) DS18B20 復(fù)位命令 發(fā)跳過 ROM 命令 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 結(jié)束 第 4 章 數(shù)字溫度計的軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計的流程圖 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，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 主程序的主要功能是負責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當(dāng)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 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(dāng)采用 12 位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為 750ms，在本程序設(shè)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上圖，圖 42 所示 。 圖 42 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 初始化 調(diào)用顯示子程序 1S 到？ 初次上電 讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 N Y N Y 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 43 示。 圖 43 計算溫度流程圖 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(dāng)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 44。 圖 44 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 開始 溫度零下 ? 溫度值取補碼置“ — ”標志 計算小數(shù)位溫度 BCD 值 計算整數(shù)位溫度 BCD 值 結(jié)束 置“ +”標志 N Y 溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器 十位數(shù) 0？ 百位數(shù) 0？ 十位數(shù)顯示符號百位數(shù)不顯示 百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號） 結(jié)束 N N Y Y 數(shù)字溫度計部分程序清單 (1)初始化程序 S1OK EQU 5FH TEMPUTER EQU 39H TEMPH EQU 5EH TEMPL EQU 5DH MS50 EQU 5CH SIGN EQU 5BH S1 BIT S2 BIT S3 BIT S4 BIT ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP TOIT ORG 0030H MAIN: MOV SP, 60H MOV TMOD, 01H MOV TH0, 3CH MOV TL0, 0B0H SETB ET0 SETB TR0 SETB EA MOV TEMPH, 30 MOV TEMPL, 9 MOV TEMPUTER, 15 MOV S1OK, 00H MOV 38H, 0BH MOV 37H, 0CH MOV 36H, 0BH ACALL DISP ACALL T1S (2)主程序 START: JB S1, NET1 ACALL T12MS JB S1, NET1 JNB S1, $ INC SIGN MOV A, SIGN CJNE A, 1, TIAO ACALL TIAOTL TIAO:CJNE A, 2, NET1 MOV SIGN, 0 ACALL TIAOTH NET1: MOV A, S1OK CJNE A, 1, START MOV A, TEMPUTER SUBB A, TEMPH JNB , ALEM MOV A, TEMPUTER SUBB A, TEMPL JB , ALEM SETB ACALL WENDU ACALL DISP MOV S1OK, 00H AJMP START ALEM: MOV 36H, 0CH MOV 37H, 0CH MOV 38H, 0CH CLR ACALL DISP ACALL T1S LCALL WENDU LCALL DISP MOV S1OK, 00H SJMP START (3)溫度總子程序 ACALL INIT_1820 ACALL RE_CONFIG ACALL GET_TEMPER ACALL TEMPER_COV RET (4)DS18B20 初始化程序 INIT_1820: SETB NOP CLR MOV R0,06BH MOV R1,03H TSR1: DJNZ R0,TSR1 。 延時 MOV R0,6BH DJNZ R1,TSR1 SETB NOP NOP NOP MOV R0,25H TSR2: JNB ,TSR3 DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4 。 延時 TSR3: SETB 。 置標志位 ,表示 DS1820 存在 LJMP TSR5 TSR4: CLR 。 清標志位 ,表示 DS1820 不存在 LJMP TSR7 TSR5: MOV R0,06BH MOV R1,03H TSR6:DJNZ R0,TSR6 。 延時 MOV R0,6BH DJNZ R1,TSR6 TSR7:SETB RET (5)讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值 GET_TEMPER: SETB 。 定時入口 LCALL INIT_1820 JB ,TSS2 RET 。 若 DS18B20 不存在則返回 TSS2: MOV A,0CCH 。 跳過 ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,44H 。 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820 LCALL INIT_1820 MOV A,0CCH 。 跳過 ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,0BEH 。 發(fā)出讀溫度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 MOV 37H,A 。 將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存 RET (6)寫 DS18B20 的程序 WRITE_1820: MOV R2,8 CLR C WR1:CLR NOP NOP NOP NOP RRC A MOV ,C MOV R3,35 DJNZ R3,$ SETB NOP DJNZ R2,WR1 SETB RET 讀 DS18B20 的程序 ,從 DS18B20 中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù) READ_18200: MOV R4,2 。 將溫度高位和低位 DS18B20 中讀