【文章內容簡介】 組網功能；●無須外部器件；●可通過數(shù)據(jù)線供電，~；●零待機功耗；●溫度以9或12位數(shù)字；●用戶可定義報警設置；●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；●負電壓特性，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的內部結構DS18B20采用３腳PR－35封裝或8腳SOIC封裝。溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH配置寄存器低溫觸發(fā)器TL8位CRC發(fā)生器存儲器與控制邏輯高 速 緩 存64位ROM和單線線接口 DS18B20內部結構64位ROM的結構開始8位是產品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。DS18B20溫度傳感器的內部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2PROM。高速暫存RAM的結構為8字節(jié)的存儲器，結構如圖23所示。頭2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數(shù)值。低５位一直為１,TM是工作模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶要去改動，R1和R0決定溫度轉換的精度位數(shù)，來設置分辨率。溫度 LSB溫度 MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留CRC TMR0R111111 　DS18B20字節(jié)定義，DS18B20溫度轉換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉換時間越長。因此，在實際應用中要將分辨率和轉換時間權衡考慮。高速暫存RAM的第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DS18B20接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉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，℃／LSB形式表示。當符號位Ｓ＝０時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位Ｓ＝１時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。 DS18B20溫度轉換時間表R1R2分辨率/位溫度最大轉換時間/ms009011010113751112750DS18B20完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內容作比較。若Ｔ＞TH或T＜TL，則將該器件內的報警標志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應。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測溫原理，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，所產生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。斜率累加器計數(shù)比較器預置低溫度系數(shù)振蕩器高溫度系數(shù)振蕩器減法計數(shù)器1減法計數(shù)器2減到0減到0預置溫度寄存器斜率累加器計數(shù)比較器預置 DS18B20測溫原理圖中還有一個計數(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)器的預置值，只要計數(shù)器門仍未關閉就重復上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值?！∫徊糠譁囟葘当頊囟?℃二進制表示十六進制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+0000 0001 1001 00000191H+0000 0000 1010 000100A2H+0000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H1111 1111 1111 0000FFF8H1111 1111 0101 1110FF5EH1111 1110 0110 1111FE6FH551111 1100 1001 0000FC90H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傳感器傳感器傳感器單 片 機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，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉換操作時，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。 DS18B20與單片機的接口電路框圖本系統(tǒng)設計時為了達到盡可能多的使用各項器件，共設計了四個按鍵，三個獨立按鍵，另一個采用了4*4矩陣式鍵盤中的一個，采用查詢方式。其中有兩個是用于選擇切換設置報警上下限溫度，另外兩個分別用于設置報警溫度的加和減。均采用軟件消抖。 獨立按鍵 *4矩陣式按鍵之一 4*4矩陣式按鍵本設計利用有源蜂鳴器進行報警輸出，采用直流供電。當所測溫度超過獲低于或者是高于所預設的溫度時，數(shù)據(jù)口相應拉高電平，報警輸出。（也可采用發(fā)光二級管報警電路，如過需要報警，則只需將相應位置1，當參數(shù)判斷完畢后，再看報警模型單元ALARM 的內容是否與預設一樣，如不一樣，則發(fā)光報警）報警電路硬件連接見圖。 報警電路四 系統(tǒng)的軟件設計整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。主程序需要調用4 個子程序，分別為數(shù)碼管顯示程序，溫度測試及處理子程序，報警子程序，中斷設定子程序。各模塊程序功能如下：●數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分?！駵囟葴y試及處理程序：對溫度芯片送來的數(shù)據(jù)進行處理，進行判斷和顯示。●報警子程序：進行溫度上下限判斷及報警輸出?！裰袛嘣O定程序：實現(xiàn)設定上下限報警功能。 主程序發(fā)DS18B20復位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？確？移入溫度暫存器結束　NNYY啟動系統(tǒng)初始化DS18B20跳過ROM發(fā)出溫度轉換命令并讀取溫度值顯示溫度值溫度是否超過上下限聲音報警YN 圖 主程序圖 讀溫度流程圖 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。溫度轉換子程序主要是發(fā)溫度轉換開始命令，在本程序設計中采用while循環(huán)不停的掃描從而來等待轉換的完成。溫度轉換命令子程序流程圖如下：發(fā)DS18B20復位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉換開始命令 結束 溫度轉換流程圖 計算溫度子程序計算溫度子程序將RAM中讀取值進行BCD碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定。 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分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當標志位位為1時將符號顯示位移入第一位。 開始溫度零下?溫度值取補碼置“1”標志計算小數(shù)位溫度BCD值 計算整數(shù)位溫度BCD值 結束置“0”標志NY 溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器 分離顯示溫度 NY標志位為1？Y最高位顯示“—”最高為顯示分理出的數(shù)據(jù) 結束 　計算溫度流程圖 　　 　顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖按鍵采用掃描查詢方式，設置標志位，當標志位為1時，顯示設置溫度，否則顯示當前溫度。上/下限按鍵按下ADD鍵是否按下DEC鍵是否按下顯示切換標志位是否為“0”調用顯示子程序報警溫度加1報警溫度減1YNYNYN 按鍵掃描處理子程序 1602液晶顯示開始初始化1602延時調用子程序設置第一行顯示位置與內容調用子程序設置第二行顯示位置與內容 液晶顯示粗略流程圖五 系統(tǒng)的測試