【文章內(nèi)容簡介】 平(此時(shí)REC/=0)；PLAYE/為邊沿放音控制，下降沿開始放音(此時(shí)REC/=0)；RECLED/為錄音指示，接發(fā)光二極管，錄音時(shí)亮，放音結(jié)束閃爍一下，然后熄滅。 芯片工作原理ISD1420 地址輸入端具有雙重功能，根據(jù)地址中的 AA7 的電平狀態(tài)決定A0～A7 的功能。如果 AA7 中間至少有一個(gè)低電平，則 A0～A7 輸入全解釋為地址位，作為起始地址用，此時(shí)地址線僅僅作為輸入端口，在操作過程中不能輸出內(nèi)部地址信息。根據(jù) PLAYE、PLAYL或 REC的下降沿信號(hào)，地址輸入被鎖定。如果 AA7 同為高電平時(shí)，ISD1420芯片進(jìn)入模式操作方式。 芯片工作模式先錄音，能分160段(地址為00H0A0H)。我們說話平均語速4字/秒，所以20秒我們錄80字。經(jīng)過計(jì)算，每個(gè)字占2個(gè)地址。我們錄音13段。錄音用S1鍵，放音控制用S2鍵。錄音時(shí)按下鍵后開始錄音,錄完每段后放開按鍵,錄音停止。共錄13段,錄每段時(shí)同時(shí)用數(shù)碼管提示，分別用數(shù)字0F來表示。按語音提示鍵播報(bào)溫度,不按不播報(bào)。一、語音溫度計(jì)溫馨提示您，當(dāng)前溫度（00H27H）二、一（28H2FH）三、二（30H37H）四、三（38H3FH）五、四（40H47H）六、五（48H4FH）七、六（50H57H）八、七（58H5FH）九、八（60H67H）十、九（68H6FH）十一、十（70H77H）十二、度（78H7FH）十三、溫度過高（80H87H）十四、溫度合適（88H8FH）十五、溫度過低（90H97H） 語音電路設(shè)計(jì) 圖37 語音電路 DS18B20芯片簡介 DS18B20性能特點(diǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易于與未處理器接口等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種溫度測控系統(tǒng)。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)化器、存儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上，傳感器直接輸出的就是溫度信號(hào)數(shù)字值。信號(hào)傳輸采用兩芯（或三芯）電纜構(gòu)成的單總線結(jié)構(gòu)。一條單總線上可以掛接若干個(gè)數(shù)字溫度傳感器，每個(gè)傳感器有一個(gè)唯一的地址碼。微控制器通過對(duì)器件的尋址，就可以讀取某個(gè)傳感器的溫度值，從而簡化了信號(hào)采集系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)。(1) DS18B20的性能特點(diǎn)如下[9]：1) 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；2) 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；3) 無須外部器件；4) 可通過數(shù)據(jù)線供電，～；5) 零待機(jī)功耗；6) 溫度以3位數(shù)字顯示；7) 用戶可定義報(bào)警設(shè)置；8) 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；9) 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 (2) DS18B20的外形及管腳排列如圖38圖38 DS18B20封裝 DS18B20工作時(shí)序根據(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)過三個(gè)步驟：1. 每一次讀寫之前都必須要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位；2. 復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令；3. 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15～60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。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，。(1) 初始化時(shí)如圖39總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。主機(jī)輸出低電平，保持低電平時(shí)間至少480us，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著主機(jī)釋放總線，延時(shí)15～60us，并進(jìn)入接受模式，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，若為低電平，再延時(shí)480us。(2) 寫時(shí)序如圖310寫時(shí)序包括寫0時(shí)序和寫1時(shí)序。所有寫時(shí)序至少需要60us，且在2次獨(dú)立的寫時(shí)序之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間，都是以總線拉低開始。寫1時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí)2us，然后釋放總線，延時(shí)60us。寫0時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí)60us，然后釋放總線，延時(shí)2us。圖39 初始化時(shí)序圖310 寫時(shí)序圖311 讀時(shí)序(3) 讀時(shí)序如圖311總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序是，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有讀時(shí)序至少需要60us，且在2次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。每個(gè)讀時(shí)序都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線1us。主機(jī)在讀時(shí)序期間必須釋放總線，并且在時(shí)序起始后的15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。主機(jī)輸出低電平延時(shí)2us，然后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式延時(shí)12us，然后讀取總線當(dāng)前電平，然后延時(shí)50us。 DS18B20的操作協(xié)議DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的。單線信號(hào)包括復(fù)位脈沖，響應(yīng)脈沖，寫“0”，寫“1”，讀“1”。它們有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的操作以ROM命令（5個(gè)）和存儲(chǔ)器命令（6）形式表現(xiàn)，各種指令功能如表31，32所示。表31 DS18B20 ROM命令指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20中的編碼（既讀64位地址）符 合ROM55H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應(yīng)的DS18B20，使之做出響應(yīng)，為下一步對(duì)該DS18B20的讀寫做準(zhǔn)備。搜 索ROM0F0H用于確定掛在同一總線上DS18B20的個(gè)數(shù)和識(shí)別64位ROM地址，為操作各個(gè)器件做好準(zhǔn)備。跳 過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度超過設(shè)定上限或是下限的片子做出響應(yīng)。表32 DS18B20 RAM命令指令約定代碼功能溫度變換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，結(jié)果存入內(nèi)部RAM。讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中的內(nèi)容。寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的第4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。復(fù)制暫存 器48H將RAM中的第4字內(nèi)容復(fù)制到EEPROM中。重調(diào)EEPRAM0B8H將EEPROM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，寄生供電是DS18B20發(fā)送“0”，外接電源供電DS18B20發(fā)送“1”。對(duì)DS18B20操作協(xié)議是：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→處理數(shù)據(jù)→發(fā)存儲(chǔ)命令處理數(shù)據(jù)。初始化：主機(jī)發(fā)一位復(fù)位脈沖（對(duì)短為480us的低電平），接著主機(jī)釋放總線進(jìn)入接收狀態(tài)，DS18B20在檢測到I/O引腳上的上升沿之后，等待15~60us然后發(fā)出存在脈沖（60~240us的低電平）。寫時(shí)間片：將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生起始信號(hào)。在15us之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在15us到60us之間對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果采樣為高電平，就寫1，如果是低電平，寫0就發(fā)生。在開始另一個(gè)寫周期前必須有1us以上的高電平恢復(fù)期。讀時(shí)間片：主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平1us以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號(hào)。主機(jī)在讀時(shí)間片下降沿之后15us內(nèi)完成讀位。每個(gè)讀周期最短的持續(xù)時(shí)間為60us，各個(gè)讀周期之間必須有1us以上的高電平恢復(fù)期。用戶對(duì)于DS18B20的訪問有三個(gè)步驟：(1).初始化用戶通過信號(hào)線，向DS18B20發(fā)送一個(gè)滿足特定時(shí)序的負(fù)脈沖，信號(hào)線上所有DS18B20芯片都被復(fù)位。準(zhǔn)備接受用戶的序列號(hào)命令。(2).序列號(hào)訪問命令接下來，用戶通過信號(hào)線，發(fā)送一個(gè)特定的64位序列號(hào)編碼。這時(shí)，信號(hào)線上所有相連DS18B20都進(jìn)行編碼匹配，只有編碼一致的DS18B20才被激活，可以接受下面的內(nèi)存訪問命令。(3).存訪問命令在用戶發(fā)送序列號(hào)訪問命令選定DS18B20芯片后，被選中的芯片便可以接受內(nèi)存訪問命令。讀取溫度數(shù)據(jù)，設(shè)定溫度報(bào)警限。二進(jìn)制數(shù)據(jù)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表33。表33 二進(jìn)制數(shù)據(jù)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系溫度溫度數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制）溫度數(shù)據(jù)輸出（16進(jìn)制）+125℃0000 0111 1101 000007D0h+85℃0000 0101 0101 00000550h+℃0000 0001 1001 00010191h+℃0000 0000 1010 001000A2h+℃0000 0000 0000 10000008h0℃0000 0000 0000 0000000h℃1111 1111 1111 1000 FFF8h℃1111 1111 0101 1110FF5Eh℃1111 1110 0110 1111 FF6Fh55℃1111 1100 1001 0000FC90h DS18B20序列號(hào)編碼DS18B20內(nèi)部具有出廠前固化的8字節(jié)代碼，如表34所示。表33 64位光刻ROM8位CRC代碼48位器件序列號(hào)8位產(chǎn)品類型碼（28H）其首字節(jié)位產(chǎn)品類型代碼，固化為10H，后6字節(jié)是每個(gè)傳感器的序列號(hào)，最后一字節(jié)是CRC檢驗(yàn)碼。其中6字節(jié)共48位的器件序列號(hào)可看成是每個(gè)傳感器固有的地址編碼而在多點(diǎn)測溫中作為識(shí)別標(biāo)志。多點(diǎn)測溫中若用序列號(hào)作為傳感器的地址編碼，一種簡單的方法是采取以下幾個(gè)步驟：（1）逐個(gè)測出每個(gè)傳感器的序列號(hào)，連同其在測溫現(xiàn)場位置的手工編號(hào)，作為地址編碼做成標(biāo)簽貼在傳感器的表面。（2）手工建立傳感器地址與其序列號(hào)的關(guān)系表，并將其固化在程序中。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，微機(jī)根據(jù)序列號(hào)讀取相應(yīng)傳感器溫度，數(shù)據(jù)按關(guān)系表放入數(shù)據(jù)庫與地址編碼的數(shù)據(jù)項(xiàng)位置。 DS18B20的測溫原理每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列號(hào)，在出廠前已寫入片內(nèi)ROM 中。主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須用讀ROM(33H)命令將該DSl8B20的序列號(hào)讀出。程序可以先跳過ROM，啟動(dòng)所有DSl8B20進(jìn)行溫度變換，之后通過匹配ROM，再逐一地讀回每個(gè)DSl8B20的溫度數(shù)據(jù)。DS18B20的測溫原理如圖312所示，圖中低溫度系數(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(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)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(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。減法計(jì)數(shù)器斜坡累加器減到0減法計(jì)數(shù)器預(yù) 置低溫度系數(shù)振 蕩 器高溫度系數(shù)振 蕩 器計(jì)數(shù)比較器預(yù) 置溫度寄存器減到0圖312 測溫原理內(nèi)部裝置 測溫系統(tǒng)的硬件工作原理對(duì)DS18B20初始化后，主機(jī)發(fā)出SKIP ROM命令，此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作命令將對(duì)所在線的