【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度傳感器 DS18B20芯片發(fā)出指令進(jìn)行測(cè)溫， 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(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 封裝圖和接線圖如圖 1。 4 圖 1. DS18B20封裝、接線圖 DQ為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； GND為電源地； VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 DS18B20高速暫存器共 9個(gè) 存儲(chǔ) 單元，如表 1所示 : 表 1. DS18B20存儲(chǔ)單元 序 號(hào) 寄存器名稱 作 用 序號(hào) 寄存器名稱 作 用 0 溫度低字節(jié) 以 16位補(bǔ)碼形式存放 5 保留字節(jié) 2 1 溫度高字節(jié) 6 計(jì)數(shù)器余值 2 TH/用戶字節(jié) 1 存放溫度上限 7 計(jì)數(shù)器 /℃ 3 HL/用戶字節(jié) 2 存放溫度下限 8 CRC 光刻 ROM中的 64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼。 64位光刻 ROM的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48位是該 DS18B20自身的序列號(hào)，最后 8位是前面 56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12位轉(zhuǎn)化為例 : 用 16位符號(hào)擴(kuò)展的 二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB形式表達(dá)，其中 S為符號(hào)位。 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20的兩個(gè) 8比特的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 ；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 。 表 2. DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器 寄存器 高 8位 S S S S S 26 25 24 低 8位 23 22 21 20 21 22 23 24 DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器 ： DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的 E2RAM,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。 5 暫存存儲(chǔ)器包含了 8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是 TH、 TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢 驗(yàn)字節(jié)。低五位一直都是 1 ， TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置 DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在 DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0。 R1和 R0用來(lái)設(shè)置分辨率，如下表所示：（ DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為 12位） 分辨率設(shè)置表 如表 3： 表 3. 分辨率設(shè)置 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9位 0 1 10位 1 0 11位 375ms 1 1 12位 750ms 根據(jù) DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步 驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)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(duì) DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主 CPU將數(shù)據(jù)線下拉 500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待 16～ 60微秒左右，后發(fā)出 60～ 240微秒的存在低脈沖，主 CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。 在硬件上， DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是 Vcc接外部電源， GND接地，I/O與單片機(jī)的 I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí) UDD、 GND接地， I/O接單片機(jī) I/O。無(wú)論是內(nèi)部寄生 電源還是外部供電， I/O口線要接 5KΩ左右的上拉電阻。 DS18B20有六條控制命令，如表 4 所示： 表 4. DS18B20控制指令表 指 令 約定代碼 操 作 說(shuō) 明 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 BEH 讀暫存器 9 個(gè)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(fù)制暫存器 48H 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫到 E2RAM 中 6 重新調(diào) E2RAM B8H 把 E2RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)寫到暫存器 TH、 TL 字節(jié) 讀電源 供電方式 B4H 啟動(dòng) DS18B20 發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主 CPU 單片機(jī)對(duì) DS18B20的訪問(wèn)流程是：先對(duì) DS18B20初始化，再進(jìn)行 ROM操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。 DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù) DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)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(duì) DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。 然后數(shù)據(jù)被傳輸至單片機(jī) 89S52， 八位數(shù)據(jù)分兩次傳輸，再由單片機(jī)編程為可以由數(shù)碼管顯示的四位數(shù)據(jù)，頭一位為正負(fù)溫度數(shù)據(jù)，后三位為帶小數(shù)點(diǎn)的當(dāng)前溫度。數(shù)據(jù)也被送至低功耗射頻傳輸單元 NRF905進(jìn)行無(wú)線傳輸。 應(yīng)注意一點(diǎn)， 51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和 NRF905之間進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232電平的，而單片機(jī)的串口是 TTL電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡(jiǎn)單可靠。我們采用了三線 制連接串口，也就是說(shuō)和 NRF905的 9針串口只連接其中的 3根線：第 5腳的 GND、第 2腳的 RXD、第 3腳的 TXD。這是最簡(jiǎn)單的連接方法，但是對(duì)我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖所示， MAX232的第 10腳和單片機(jī)的 11腳連接，第 9腳和單片機(jī)的 10腳連接，第 15腳和單片機(jī)的 20腳連接。 . AT89S52 單片機(jī)介紹 AT89 系列單片機(jī)是以 Intel 公司的 MCS51 單片機(jī)為核心的部件結(jié)構(gòu)，它與 8051其他型號(hào)的單片機(jī)是兼容的。單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)的主要部分集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)。它的結(jié)構(gòu)和指令都是按照工業(yè)要求設(shè)計(jì)的，也稱為微控制器。 AT89系列單片機(jī)的精簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)如下圖 2： 振蕩器 及定時(shí)電路 8KB程序存儲(chǔ)器 ROM 數(shù)據(jù)存 儲(chǔ) 器RAM 2 個(gè)16 位定時(shí)器 CPU 64KB總線擴(kuò)展控制 可編程 I/O 口 4 8 位 可編程 串行口 7 圖 2. AT89 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可 編程，也適合于常規(guī)編程。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得 AT89S52 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。AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù) 方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 AT89S52 型號(hào)單片機(jī)幾乎涵蓋了所有結(jié)構(gòu)功能，它的主要功能特點(diǎn)是： (1) 8 位字長(zhǎng) CPU，指令、引腳、與 MCS— 51 全兼容； (2) 8KB 系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 存儲(chǔ)器； (3) 1000 次擦寫周期； (4) 4 個(gè) I/O 口共 32； (5) ~； (6) 振蕩器和時(shí)鐘電路，全靜態(tài)操作， 0~33MHz； (7) 3 級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖存； (8) 256 8B 片內(nèi) RAM； (9) 3 個(gè)可編程定時(shí)器： T0、 T1 和 T2； (10) 8 個(gè)中斷源； (11) 全雙工串行口通道； (12) 低功耗休 閑和降壓模式； (13) ISP 端口，即在線編程； (14) 定時(shí)監(jiān)視器，又稱看門狗； 8 (15) 雙數(shù)據(jù)指針；