【文章內(nèi)容簡介】 5位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 。 例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為0191H， ℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 溫度值 數(shù)字輸出（二進制） 數(shù)字輸出（ 16 進 制） +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 019H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 圖 DS— 18B20 溫度對照表 第 15 頁 共 43 頁 DS18B20溫度傳感器的 內(nèi)部存儲器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存 儲器包括一個高速暫存 RAM和一個非易失 性的可電擦除的 EEPRAM,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 。 高速暫存存儲器除了配置寄存器外，還有其他 8 個字節(jié)組成，其分配如下所示。其中溫度信息（第 1，2 字節(jié)）、 TH 和 TL 值第 3， 4 字節(jié)、第 6～ 8 字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8 個字節(jié)的 CRC 碼，可用來保證通信正確。 圖 DS18B20 內(nèi)部儲存器結(jié)構(gòu)圖 當 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)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃ /LSB 形式表示。溫度值格式如下： 對應(yīng)的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。 TH 用戶字節(jié) 1 TH 用戶字節(jié) 2 配置寄存器 EEPROM 溫度 LSD（ 50h） 溫度 LSD（ 05h） CRC* 保留位 (FFh) 保留位 (10h) 保留位 (0Ch) 配置寄存器 TH 用戶字節(jié) 2* TH 用戶字節(jié) 1* 高速暫存器（上電狀態(tài)） Byte1 Byte8 Byte0 Byte7 Byte6 Byte2 Byte5 Byte4 Byte3 第 16 頁 共 43 頁 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 TH， TL 作比較，若 TTH 或 TTL,則將該器件內(nèi)的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告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告警搜索。 CRC 的產(chǎn)生 在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼（ CRC）。主機根據(jù) ROM 的前56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較，以判斷主機收到的 ROM數(shù)據(jù)是否正確。 64 位激光（刻）只讀儲存器 8 位 RCR 48 位序列號 8 位系列號 配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下： TM R1 R0 1 1 1 1 1 表 配置寄存器結(jié)構(gòu) 低五位一直都是 1， TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動。 R1 和 R0 用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（ DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位） R1 R0 分辨率 最大溫度轉(zhuǎn)換時間 /ms 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375 1 1 12 位 750 表 溫度 值分辨率設(shè)置表 由表 可見，設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就越長。因此，在實 第 17 頁 共 43 頁 際應(yīng)用中要在分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。 DS18B20 控制流程 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機（單片機）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復位操作，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預(yù)定的操作。復位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，當 DS18B20 收到信號后等待 16～ 60 微秒左右，后發(fā)出 60～ 240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復位成功。 后面還要具體 講述復位、讀和寫的時序。 ROM 指令表明了主機尋址一個或者多個DS18B20 中的某個或某幾個，或者讀取某個 DS18B20 的 64 位地址。 RAM 指令用于主機對DS18B20 內(nèi)部 RAM 的操作。 指令集如表 和表 所示 。 指令 約定代碼 功能 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換， 12 位轉(zhuǎn)換時最長為 750ms（ 9 位為 ）。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) ROM 中。 讀暫 存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM9 字節(jié)內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)數(shù)據(jù)。 復制暫存器 48H 將 RAM 的第 4 字節(jié)的內(nèi)容復制到EEPROM 中。 重讀 EEPROM 0B8H 將 EEPROM 中的內(nèi)容復制到 RAM 中的第 4 字節(jié)。 讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式， 寄生供電時DS18B20 發(fā)送“ 0”，外接電源供電DS18B20 發(fā)送“ 1”。 表 RAM 指令 表 指令 代碼 操作說明 溫度轉(zhuǎn)換 44H 開始啟動 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換 第 18 頁 共 43 頁 讀 ROM 33H 讀 ROM 內(nèi)容 匹配 ROM 55H 對指定器件操作 跳過 CCH 跳過器件識別 讀暫存器 BEH 讀暫存器內(nèi)容 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、 TL 字節(jié) 復制暫存器 48H 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫到 ERAM 重寫調(diào)用 ERAM B8H 把 ERAM 中的 TH、 TL 字節(jié)寫到暫存器TH、 TL 字節(jié) 表 ROM 指令 表 備注： 對于寄生電源模式 下的 DS18B20，在溫度轉(zhuǎn)換和拷貝數(shù)據(jù)到 EEPROM 期間，必須給單總線一個強上拉?？偩€上在這段時間內(nèi)不能用其它活動。 總線控制器在任何時刻都可以通過發(fā)出復位信號中止數(shù)據(jù)傳輸。 TH、 TL 和配置寄存器這 3 個字節(jié)的寫入必須在復位信號發(fā)起之前。 第 19 頁 共 43 頁 對 DS18B20 的操作流程圖如圖 和 所示 a)復位操作流程 b)寫操作流 程 c)讀操作流程 指令操作流程圖 上面兩階流程圖說明了任何操作 DS18B20 所應(yīng)遵循的流程。比如用戶進行如下操作：先發(fā)送報警上下限值，并寫入 EEPROM，然后讓 DS18B20 做溫度轉(zhuǎn)換，最后讀取溫度值。 開始 總線置 1 并延時 返回 總線置 1 并延時480μS 總線置 1 返回 設(shè)循環(huán)次數(shù)為 8 延時 480μS 480μS 480μS 寫 1 位數(shù)據(jù) 總線置 0 并延時16μS 開始 總線置 1，延時 16μS 8 位寫完？ 返回 設(shè)循環(huán)次數(shù)為 8 延時 100μS 480μS 480μS 寫 1 位數(shù)據(jù) 總線置 0 并延時16μS 開始 總線置 1，延時 60μS 8 位寫完？ 第 20 頁 共 43 頁 DS18B20 的應(yīng)用 DS18B20 測溫系統(tǒng)具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點。下面就是 DS18B20不同應(yīng)用方式下的測溫電路圖： 圖 測溫原理圖 1） DS18B20 的主要特性 ① 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 ② 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 ③ DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫 ④ DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) ⑤ 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時精度為 177?！? ⑥ 可編程的分辨率為 9～ 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 ⑦ 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 ⑧ 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 ⑨ 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 第 21 頁 共 43 頁 2） DS1820 的基 本操作指令 DS1820 的操作指令分為 ROM 操作命令和存儲器操作命令。 （ 1）、 ROM 操作命令及其含義 Read ROM 指令代碼（ 33h）：如果只有一片 DS1820，可用此命令讀出其序列號，若在線DS1820 多于一個，將發(fā)生沖突。 Match ROM 指令代碼（ 55h）：多個 DS1820 在線時，可用此命令匹配一個給定序列號的DS1820，此后的命令就針對該 DS1820。 Skip ROM 指令代碼（ CCh）：此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對在線的所有 DS1820。 Search ROM 指令代碼（ F0h）：用以讀出在線的 DS1820 的序列號。 Alarm Search 指令代碼（ ECh）：當溫度值高于 TH 或低于 TL 中的數(shù)值時，此命令可以讀出報警的 DS1820。 （ 2）、存儲器操作指令代碼及其含義 Write Scratchpad 指令代碼（ 4Eh）：寫兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)到溫度寄存器。 Read Scratchpad 指令代碼（ BEh）：讀取溫度寄存器的溫度值。 Copy Scratchpad 指令代碼（ 48h）：將溫度寄 存器的數(shù)值拷貝到 EERAM 中，保證溫度值不丟失。 Convert T 指令代碼（ 44h）：啟動在線 DS1280 做溫度 A/D 轉(zhuǎn)換。 Recall E2 指令代碼（ B8h）：將 EERAM 中的數(shù)值拷貝到溫度寄存器中。 Read Power Supply 指令代碼（ B4h）：在本命令送到 DS1280 之后的每一個讀數(shù)據(jù)間隙，指出電源模式： “0”為寄生電源； “1”為外部電源。 第 22 頁 共 43 頁 3） 溫度測量的步驟 (1). Read ROM（ 33 h），每次對 DS1820 進行操作之前都要對它進行初始 化，主要目的在于確定傳感器已經(jīng)連接到單總線上。 (2). Search ROM（ F0h），這條指令使處理器用排除的方法去辨別總線上的 DS1820。 (3). Match ROM（ 55h），只有準確的符合 64 位 ROM 序列的 DS1820 才能響應(yīng)其后的指令，當然，單點測溫時可以使用 Skip ROM（ CCh）指令來跳過這一步。 (4). Convert T（ 44h），發(fā)完指令后應(yīng)查詢總線上的電平，當電平位高時溫度轉(zhuǎn)換完成。 (5). Read Scratchpad（ BEh），將讀指令 發(fā)出后，就可從總線上讀得表示溫度的 2 字節(jié)二進制數(shù)。 DS18B20寄生電源供電方式