【文章內容簡介】 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，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ 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。 表 是一部分溫度值對應的二進制溫度數(shù)據(jù) [6]。 表 2－ 4 DS18B20 溫度轉換時間表 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉向時間 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 表 2－ 5 一部分溫度對應值表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 廊坊師 范學院本科生畢業(yè)論文 6 續(xù)表 2－ 5 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 4) CRC 的產生 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。 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) 3 DS18B20溫度傳感器簡介 溫度傳感器的歷史及簡介 溫度的測量是從金屬 (物質 )的熱脹冷縮開始。水銀溫度計至今仍是各種溫度測量的計量標準。可是它的缺點是只能近距離觀測，而且水銀有毒，玻璃管易碎。代替水銀的有酒精溫度計和金屬簧片溫度計，它們雖然沒有毒性，但測量精度很低，只能作為一個概略指示。不過在居民住宅中使用已可滿足要求。在工業(yè)生產和實驗研究中為了配合遠傳儀表指示，出現(xiàn)了許多不同的溫度檢測方法，常用的有電阻式、熱電偶式、 PN 結型、輻射型、光纖式及石英諧振型等。它們 都是基于溫度變化引起其物理參數(shù) (如電阻值，熱電勢等 )的變化的原理。隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。 DS18B20的工作原理 DS18B20工作時序 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機控制 DS18B20 完成溫度轉換必須經過三個步驟： 1. 每一次讀寫之前都 必須 要對 DS18B20 進行復位 ； 2. 復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令 ； 3. 最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。 復位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放， DS18B20 收到信號后等待 15～ 60微秒左右后發(fā)出 60～ 240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復位成功。 其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序，具體工作方法如圖 ， ， 所示。 (1) 初始化時序 廊坊師 范學院本科生畢業(yè)論文 7 響應脈沖60~24 0等待15 60主機 最小480主機復位脈沖最小480 US 圖 3－ 1 初始化時序 總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機響應應答脈沖。應答脈沖使主機知道，總線上有從機設備，且準備就緒。主機輸出低電平，保持低電平時間至少 480us，以產生復位脈沖。接著主機釋放總線， 高，延時 15～ 60us，并進入接受模式，以產生低電平應答脈沖，若為低電平，再延時 480us[12]。 (2) 寫時序 采樣15~ 45采樣15~ 4511主機寫1 時序主機寫0 時序 圖 3－ 2 寫時序 寫時序包括寫 0時序和寫 1時序。所有寫時序至少需要 60us，且在 2次獨立的寫時序之間至少需要 1us 的恢復時間，都是以總線拉低開始。寫 1 時序，主機輸出低電平，延時2us，然后釋放總線，延時 60us。寫 0 時序，主機輸出低電平，延時 60us，然后釋放總線，延時 2us[8]。 (3) 讀時序 廊坊師 范學院本科生畢業(yè)論文 8 主機采樣主機采樣454511主機寫 1時 序主機寫 0時 序 圖 3－ 3 讀時序 總線器件僅在主機發(fā)出讀時序是，才向主機傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產生讀時序，以便從機能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有讀時序至少需要 60us，且在 2次獨立的讀時序之間至少需要 1us的恢復時間。每個讀時序都由主機發(fā)起，至少拉低總線 1us。主機在讀時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的 15us之內采樣總線狀態(tài)。主機輸出低電平延時 2us，然后主機轉入輸入模式延時 12us，然后讀取總線當前電平，然后延時 50us[4] ROM操作命令 當主機收到 DSl8B20 的響應信號后，便可以發(fā)出 ROM 操作命令之一，這些命令如表： ROM操作命令 。 DS18B20的測溫原理 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，在出廠前已寫入片內 ROM 中。主機在進入操作程序前必須用讀 ROM(33H)命令將該 DSl8B20 的序列號讀出。 程序可以先跳過 ROM，啟動所有 DSl8B20 進行溫度變換，之后通過匹配 ROM，再逐一地讀回每個 DSl8B20 的溫度數(shù)據(jù)。 DS18B20 的測溫原理如圖 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)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(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后進行計數(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 ℃ 所對應的基數(shù) 分別置入減法計數(shù)器 1和溫度寄存器中，減法計數(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 2 計數(shù)到 0時， 停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 中的斜率累加器用 于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值 . 廊坊師 范學院本科生畢業(yè)論文 9 表 3－ 1 ROM 操作命令 指令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 ROM 中的編碼 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64位 ROM 編碼，訪問單線總線上與該編碼相對應的 DS18B20 使之作出響應，為下一步對該 DS18B20 的讀寫作準備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個數(shù)和識別 64 位ROM 地址，為操作各器件作好準備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令，適用于單片工作。 續(xù)表 3－ 1 告警搜索 命 令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過設定值上限或 者下限的片子才做出響應 溫度變換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉換，轉換時間最長為 500MS，結果存入內部 9字節(jié) RAM 中 讀暫存器 0BEH 讀內部 RAM 中 9 字節(jié)的內容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內部 RAM 的第 3， 4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟讀命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復制暫存器 48H 將 E2PRAM 中第 3， 4 字節(jié)內容復制到 E2PRAM 中 重調 E2PRAM 0BBH 將 E2PRAM 中內容恢復到 RAM 中的第 3， 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” 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重 要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化 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)。 廊坊師 范學院本科生畢業(yè)論文