【文章內(nèi)容簡介】 值。數(shù)據(jù)先寫入 RAM，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給 E2RAM。而配置寄存器為高速暫存器中的第 5個(gè)字節(jié)，他的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率， DS18B20工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如下 （表 33） 表 33 DS18B20配置寄存器 字節(jié)定義 低 5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(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)， R1 和 R0決定k溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即是來設(shè)置分辨率 。 由表 34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(shí)間就越長。因此，在實(shí)際 應(yīng)用 中要在分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。 表 34 R1和 R0模式表 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 1 1 12位 高速暫存存儲器除了配置寄存器外，還有其他 8個(gè)字節(jié)組成，其分配如下示（表 35）。其中溫度信息（第 1， 2字節(jié)）、 TH和 TL值第 3， 4字節(jié)、 可用來 保證通信正確。 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(gè)字節(jié)的 CRC碼 表 35 高速暫存器分配 溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8位 CRC LSB MSB TM R1 R0 1 1 1 1 1 MSB LSB 武漢科技學(xué)院 06 屆畢業(yè)論文 8 當(dāng) DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫 存存儲器的第 1， 2字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 5 ℃ /LSB形式表示。溫度值格式如下 （表 36） ： 表 36 溫度值格式 23 22 21 20 21 22 23 24 MSB LSB S S S S S 26 25 24 對應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號位 S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變換為原碼，再計(jì)算十進(jìn)制值。表 37是對應(yīng)的一部分溫度 值。 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(biāo)志置位，并對主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測量溫度并進(jìn)行告警搜索。 表 37 部分溫度對應(yīng) 溫度 /C 二進(jìn)制 十六進(jìn)制表示 +125 00000111 11010000 07D0H + 00000001 10010001 0191H + 00000000 00001000 0008H 0 00000000 00000000 0000H 11111111 11111000 FFF8H 11111110 01101111 FE6FH 55 11111100 10010000 FC90H 武漢科技學(xué)院 06 屆畢業(yè)論文 9 (4) 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(yàn)碼（ CRC）。主機(jī) 根據(jù)ROM的前 56位來計(jì)算 CRC值，并和存入 DS18B20 中的 CRC值做比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 如圖 32所示，為單片機(jī)與 DS18B20的接口電路。 DS18B20只有三個(gè)引腳，一個(gè)接地，一個(gè)接電源，一個(gè)數(shù)字輸入輸出引腳接單片機(jī)的 口，電源與數(shù)字輸入輸出腳需要接一個(gè) ，也可以不接電阻。 D S 1 8 B 2 0 單 片 機(jī) 圖 32 單個(gè) DS18B20與單片機(jī)接口電路 單片機(jī)對 DS18B20 的控制 DS18B20采用嚴(yán)格的單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。該協(xié)議定義了幾種信號類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1。除了應(yīng)答脈沖所有這些信號都由主機(jī)發(fā)出同步信號。總線上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)和命令都是以字節(jié)為單位。且低位在前，高位在后 . （ 1）初始化序列：復(fù)位脈沖和應(yīng)答脈沖 在初始化過程中，主機(jī)通過拉低單總線至少 480181。s，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖 (TX)。然后主機(jī)釋放總線并進(jìn)入接收 (RX)模式。 當(dāng)總線被釋放后， 5kΩ的上拉電阻將單 總線拉高。 武漢科技學(xué)院 06 屆畢業(yè)論文 10 DS18B20 檢測到這個(gè)上升沿后，延時(shí) 15181。s~60181。s，通過拉低總 線 60181。s~240181。s產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。初始化脈沖如圖 33所示 。至少 480 us 至少 480 us主機(jī)初始化主機(jī)初應(yīng)答Pre s e n c e pu l s e60 240 us 圖 33 初始化 （ 2） DS18B20的讀寫控制 在寫時(shí)序期間，主機(jī)向 DS18B20 寫入數(shù)據(jù)；而在讀時(shí)序期間，主機(jī)讀入來自DS18B20的數(shù)據(jù)。在每一個(gè)時(shí)序，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。讀 /寫時(shí)序如圖 34。 主機(jī)寫 ” 0 ” 時(shí)序主機(jī)寫 ” 1 時(shí)序主機(jī)讀 ” 0 ” 時(shí)序主機(jī)讀 ” 1 時(shí)序30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us 圖 34 DS18B20讀寫時(shí)序 ① DS18B20寫時(shí)序 DS18B20 存在兩種寫時(shí)序：“寫 1”和“寫 0”。主機(jī)在寫 1 時(shí)序向 DS18B20 寫武漢科技學(xué)院 06 屆畢業(yè)論文 11 入邏輯 1，而在寫 0 時(shí)序向 DS18B20寫入邏輯 0。所有寫時(shí)序至少需要 60181。s，且在兩次寫時(shí)序之間至少需要 1181。s 的恢復(fù)時(shí)間。兩種寫時(shí)序均以主機(jī)拉低總線開始。 產(chǎn)生寫 1 時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在 15181。s 內(nèi)釋放總線，然后由上拉電阻將總線拉至高電平。產(chǎn)生寫 0時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在整個(gè)時(shí)序期間保持低電平（至少 60181。s）。 在寫時(shí)序開始后的 15181。s~60181。s期間， DS18B20 采樣總線的狀態(tài)。如果總線為高電平，則邏輯 1被寫入 DS18B20；如果總線為低電平，則邏輯 0被寫入 DS18B20。 ② 讀時(shí)序 DS18B20只能在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序時(shí)才能向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。所以主機(jī)在發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便 DS18B20 能夠傳送數(shù)據(jù)。所有讀時(shí)序至少 60181。s，且在兩次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要 1181。s的恢復(fù)時(shí)間。 每次讀時(shí)序由主機(jī)發(fā)起，拉低總線至少 1181。s。在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)序之后， DS18B20開始在總線上傳送 1 或 0。若 DS18B20發(fā)送 1，則保持總線為高電平；若發(fā)送 0，則拉低總線。當(dāng)傳送 0時(shí)， DS18B20在該時(shí)序結(jié)束時(shí)釋放總線，再由上拉電阻將總線拉回空閑高電平狀態(tài)。 DS18B20發(fā)出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)序下降沿起始后的 15181。s 內(nèi)有效，因此主機(jī)必須在讀時(shí)序開始后的 15181。s 內(nèi)釋放總線，并且采樣總線狀態(tài)。 ③ DS18B20的命令序列 根據(jù) DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，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 DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。 ROM命令通過每個(gè)器件 64bit的 ROM碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有 多個(gè)器件掛在總線上）與之進(jìn)行通信。 DS18B20 的 ROM 如表 38 所示，每個(gè) ROM命令都是 8 bit長。 武漢科技學(xué)院 06 屆畢業(yè)論文 12 表 38 DS18B20 ROM命令 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對惡劣，單片機(jī)會受到周圍環(huán)境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機(jī) ? 等一些不可預(yù)知的不 正常工作現(xiàn)象。 這時(shí)只需按 RET按鈕，單片機(jī)初始化，系統(tǒng)就可以正常工作。 rst引腳是復(fù)位信號輸入端。復(fù)位信號是高信號有效，其有效時(shí)間持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期（兩個(gè)機(jī)器周期）以上。這里使用頻率為 12MHZ的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時(shí)間因超過 2us，才能完成復(fù)位操作。持續(xù)時(shí)間由 RC決定。若 R1=10K,則 C3取不小于 20uF。具體復(fù)位電路如圖 35。 圖 35 復(fù)位電路 指令 協(xié)議 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20中的編碼 (即 64 位地址 ) 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的 DS18B20,使之作出響應(yīng)，為下一步對 該 DS18B20 的讀寫作準(zhǔn)備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20的個(gè)數(shù)和識別 64位 ROM地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM地址，直接向 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個(gè)DS18B20工作 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過廟宇值上限或下限的片子才做出響應(yīng) 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長為 500ms(典型為200ms),結(jié)果送入內(nèi)部 9字節(jié) RAM中 讀暫存器 BEH 讀內(nèi)部 RAM中 9字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的第 4 字節(jié)寫上、下溫度數(shù)據(jù)命令，緊該溫度命令之后，傳達(dá)兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM中第 4字內(nèi)容復(fù)制到 E2PROM中 重調(diào) E2PROM 0B8H 將 E2PROM中內(nèi)容恢復(fù)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(shí) DS18B20發(fā)送“ 0”，外部供電時(shí) DS18B20發(fā)送“ 1” 武漢科技學(xué)院 06 屆畢業(yè)論文 13 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)與其他微機(jī)一樣，從 Flash ROM 中取指令和執(zhí)行指令過程中的各種微操作，都 是按著節(jié)拍有序地工作的， XTAL1與 XTAL2兩端接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電路 C1 和 C2 通常取 30uF 左右，可穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩脈沖頻率范圍是 0~24MHZ,這里 f取 12MHZ。具體電路如圖 36，選擇石英晶振作為時(shí)鐘組件 , 接至單片機(jī)的 XTAL XTAL2 引腳組成時(shí)鐘電路。 圖 36 時(shí)鐘電路 鍵盤電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路，以及專一的復(fù)位功能外，其它的按鍵或鍵盤都 是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。如圖 37，分別連接單片機(jī)的 , 接口，余下的 P1接口可以用于鍵盤擴(kuò)展或其他。按下按鍵 S1 顯示下一通道溫度，按下按鍵 S2 顯示上一個(gè)通道溫度，按鍵 S3 巡回顯示各路溫度。 圖 37 鍵盤電路 武漢科技學(xué)院 06 屆畢業(yè)論文 14 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)溫度達(dá)到上下限溫度限制是有提醒信號產(chǎn)生可選擇揚(yáng)聲器來實(shí)現(xiàn)這一功能。揚(yáng)聲器工作時(shí)需要 10mA 電流 , 設(shè)計(jì)時(shí)考慮了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)及控制電路。同時(shí)設(shè)置 LED閃動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警的 功能！這里使用放大器和軟件來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器的 LS一端連接單片機(jī)的 ， LED連接 ！如圖 38。 圖 38 報(bào)警電路 顯示電路設(shè)計(jì) 引腳功能 顯示模塊采用通用 1602液晶顯示，單 5V電源工作電壓，有簡單、易安裝、低功耗、長壽命、高可靠的特點(diǎn)，他還內(nèi)置 192中字符，具有 64個(gè)字節(jié)的自定義字符 RAM，可定義 8個(gè) 5*8點(diǎn)字符或四個(gè) 5*11點(diǎn)陣字符，并有半透正顯等顯示方式 ,還支持 4位或 8位并口通訊方式。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 39 圖 39 液晶顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu) 武漢科技學(xué)院 06 屆畢業(yè)論文 15 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線 。接口定義如表 39 表 39 接口定義 引腳 符號 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5v） 3 V0 液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高（對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10k 的電位器調(diào)整對比度） 4 RS RS為寄存器選擇，高電平 1時(shí)選擇 數(shù)據(jù)寄存器，低電平 0時(shí)選擇指令寄存器 5 R/W R/W為讀寫信號線，高電平 1時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 0時(shí)進(jìn)行寫操作 6 E E(EN)端為使能端。下降沿使能 7 DB0 低 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位） 8 DB1 低 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 1位 9 DB2 低 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 2位 10 DB3 低 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 3位 11 DB4 高 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 4位 12 DB5 高 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 5位 13 DB6 高 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 6位 14 DB7 高 4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位，也是 busy flag） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光電源負(fù)極 控制指令 如 表 310， 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11條控制指令 ： 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏