【文章內(nèi)容簡介】 封裝圖 c．無須外部器件； d．可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； e．零待機功耗； f．溫度以９或１２位數(shù)字； g．用戶可定義報警設(shè)置； h．報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； i．負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。 高速暫存ＲＡＭ的第６、７、８字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯１。第 ９字節(jié)讀出前面所有８字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第１、２字節(jié)。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ LSB 形式表示。 當(dāng)符號位Ｓ＝０時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)符號位Ｓ＝１時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。 如圖表 1， 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Ｔ＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)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。 5 表 1 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１、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。 溫度 LSB 溫度 MSB TH 用戶字節(jié) 1 TL 用戶字節(jié) 2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 6 2 硬件電路設(shè)計 單片機 STC89C52RC 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 STC89C52RC 是一種低功耗，高性能的 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 FLASH 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 FLASH 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 FLASH,使得 STC89C52RC 為眾多嵌入式控制應(yīng) 用系統(tǒng)提供高靈活，超有效的解決方案。 該單片機的最小系統(tǒng)包括電源部分，串口部分，單片機部分，晶振電路和復(fù)位電路。 最小系統(tǒng)原理圖如圖 4 所示 [2]。 圖 4 最小系統(tǒng)原理圖 7 電源部分 如圖 5 是單片機小系統(tǒng)的電源部分原理圖 [3]。 圖 5 總電源電路 通過 5V 變壓器， 上圖電路是 可以 為整個設(shè)計的 各個部分提供電源（ +5V） ，由圖可知，電源部分由一個電源插槽 J7 和電源開關(guān) S一個發(fā)光二極管、一個1K 電阻和一個容值為 1UF 的穩(wěn)壓電容組成。當(dāng)電源接通后，打開開關(guān)，發(fā)光二極管會發(fā)光。 串口電路 串口原理圖如圖 6 所示。主要作用是進行電平轉(zhuǎn)換，提高信號傳輸?shù)乃俣取? 8 圖 6 串口原理圖 串口電路是由一個MAX232芯片、。電路中的MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5v單電源供電，在電路中的 C1～C4是必不可少的，缺一不可，具有調(diào)節(jié)電壓值的作用。由圖可知，當(dāng)數(shù)據(jù)線接上串口DB9時數(shù)據(jù)經(jīng)過3號引腳 送給MAX232的13號引腳，在經(jīng)過12號引腳輸出將電平轉(zhuǎn)換送往單片機芯片中，在經(jīng)過一系列單片機講信號送給11號引腳經(jīng)過芯片電平轉(zhuǎn)換由14號引腳送給串口的2號引腳，已達到電平轉(zhuǎn)換的作用。 晶振電路 如圖 7 所示，晶振電路用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號，電路選用 22PF的電容，在單片機芯片的 18（ XTAL1）、 19（ XTAL2）號引腳之間跨界警惕震蕩器和微調(diào)電容，就可以構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 圖 7 晶振電路圖 圖 8 復(fù)位電路 9 復(fù)位電路 如圖 8 為復(fù)位電路，復(fù)位 主要作用 是使 CPU 和系統(tǒng)中其他功能部件都恢復(fù)到確定的初始狀態(tài)，并從該狀態(tài)開始工作。復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動復(fù)位兩種。上電復(fù)位：當(dāng)上電時，電容相當(dāng)于短路，此時電阻上的電壓約等于 VCC，經(jīng)過一段時間后電阻電壓逐漸變小直至為零。手動復(fù)位：按鍵后，電容器被短路放電、RST 直接和 VCC 相連，就是高電平，此時進入復(fù)位狀態(tài)。松手后，電源開始對電容器充電，此時，充電電源在電阻上，形成高電平送到 RST，仍然是復(fù)位狀態(tài)，稍后充電結(jié)束，電流降為零， RST 降為低電平，開始正常工作。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用的是手動復(fù)位的方式 [5]。 顯示電路 動態(tài)顯示電路使用 STC89C52RC的 LED的字段輸出口， 至 作為 LED 的位選控制口，采用 PNP 管 9012 驅(qū)動共陽 LED 顯示器的第 3 引腳公共極 COM，顯示器從最左邊的位開始點亮 LED。其接口原理圖如下圖9 所示： 圖 9 顯示電路 數(shù)據(jù)采集電路 數(shù)據(jù)采集電路如圖 10 所示。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括：寄生電源，溫度傳感器， 64 位激光 ROM 和單總線接口，存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器 RAM,用于存儲用戶設(shè)定溫度上下限值得 TH 和 TL 觸發(fā)器，存儲和邏輯控制， 8 位循環(huán)冗余碼發(fā)生器等七部分。 10 DS18B20 測量溫度時使用特有的溫度測量技術(shù)，將被測溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號，測量結(jié)