【文章內(nèi)容簡介】 可通過串行口線，也可通過其他 I/O 口線與微機直接接 傳感器直接輸出被測溫度值（二進制數(shù)）。 DS18B20 中的每個器件上都有獨一無二的序列號。 際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。 － 55。 C到＋ 125。 C之間。 9 位到 12 位選擇。 、下限告警設(shè)置。 。 ，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫 。 ，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。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 DS18B20 結(jié)構(gòu)引腳圖 圖 35 DS18B20 引腳 DS18B20 的引腳較為簡單，功能實現(xiàn)主要靠 DQ腳實現(xiàn)。表 32 為 個引腳功能介紹： 表 32 DB18B20 詳細引腳功能描述 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 主要由 64 位 ROM，存儲器，邏輯控制器，暫存器， 8位 CRC 產(chǎn)生器和溫度傳感器構(gòu)成，它的內(nèi)部框圖如圖 36所示： 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 36 DS18B20 內(nèi)部框圖 1. 64 位 ROM 存儲器件獨一無二 的序列號 ,如表 33 所示： 表 33 ROM 各位功能 2. 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 TH， TL 值。第 5字節(jié)則是用戶第 3字節(jié)的鏡像。第 6,7,8 字節(jié)為計數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計的。第九個字節(jié)為前 8 個的 crc 效驗碼。 DS18B20 九個寄存器的名稱及作用 如表 34所示： 表 34 9 個寄存器功能介紹 序號 寄存器名稱 作用 序號 寄存器名稱 作用 0 溫度低字節(jié) 存放補碼 5 保留字節(jié) 2 1 溫度高字節(jié) 6 計數(shù)器余值 2 TH/用戶字節(jié) 1 溫度上限 7 計數(shù)器 /C 3 TL、用戶字節(jié) 2 溫度下限 8 CRC 檢驗碼 表 35 是兩個個 8 位的 RAM 中，存放二進制的數(shù)，高五位是符號位，如果溫度大于 0OC,這五位數(shù)為 0，將測到的數(shù)值乘以 ，即得到實際的溫度值 。如果溫度小于 0OC,高五位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1，再乘以 ，才得到實際的溫度值。高速暫存器 RAM 共占 0、 1 兩個單元： 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 表 35 8 位 ROM 表 36給出了一些數(shù)字輸出數(shù)據(jù)與對應(yīng)的溫度值的 例子。 表 36 輸出數(shù)據(jù)與溫度對應(yīng)關(guān)系 3． DS18B20 不需額外的供電電源；當總線為高電平時，功率由單總線上的上拉電阻通過 DQ 引腳提供；高電平總線信號同時也向內(nèi)部電容 CPP 充電， CPP在總線低電平時為器件供電。 DS18B20 控制模式 一． DS18B20 的命令序列 1初始化： DS18B20 所有的數(shù)據(jù)交換都由一個初始化序列開始。由主機發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟在其后的由 DS18B20 發(fā)出的應(yīng)答脈沖構(gòu)成。當 DS18B20 發(fā)出響應(yīng)主機的應(yīng)答脈沖時，即向主機表明它已處在總線上并且準備工作。 2ROM 命令： ROM 命令通過每個器件 64bit 的 ROM 碼，使主機指定某一特定器件（如果有多個器件掛在總線上）與之進行通信。 DS18B20 的 ROM 如表 37所示，每個 ROM成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 命令都是 8 bit 長。 表 37 ROM 命令 命令 描述 協(xié)議 此命令發(fā)出后 1Wire總線上的活動 SEARCH ROM 識別總線上掛著的所有 DS18B20 的 ROM 碼 F0h 所有 DS18B20 向主機傳送 ROM 碼 READ ROM 當只有一個 DS18B20 掛在總線上時，可用此命令來讀取ROM 碼 33h DS18B20 向主機傳送 ROM 碼 MATCH ROM 主機用 ROM 碼來指定某一DS18B20，只有匹配的DS18B20 才會響應(yīng) 55h 主機向總線傳送一個 ROM 碼 SKIP ROM 用于指定總線上所有的器件 CCh 無 ALARM SEARCH 與 SEARCH ROM 命令類似，但只有溫度超出警報線的DS18B20 才會響應(yīng) ECh 超出警報線的 DS18B20 向主機傳送ROM 碼 3功能命令： DS18B20 的功能命令如表 38所示： 表 38DS18B20 向主機傳送供電狀態(tài) 命令 描述 協(xié)議 此命令發(fā)出后1Wire 總線上的活動 溫 度 轉(zhuǎn) 換 命 令 Convert T 開始溫度轉(zhuǎn)換 44h DS18B20 向主機傳送轉(zhuǎn)換狀態(tài)（寄生電源不適用） 存 儲 器 命 令 Read Scratchpad 讀暫存器完整的數(shù)據(jù) BEh DS18B20 向主機傳送 總共 9 字節(jié)的數(shù)據(jù) Write Scratchpad 向暫存器的 3 和 4字節(jié)寫入數(shù)據(jù)（ TH， TL 和精度） 4Eh 主機向 DS18B20 傳送 3 個字節(jié)的數(shù)據(jù) Copy Scratchpad 將 TH， TL 和配置寄存器的數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM 48h 無 Recall E2 將 TH， TL 和配置寄存器的數(shù)據(jù)從EEPROM 中調(diào)到暫存器中 B8h DS18B20 向主機傳送調(diào)用狀態(tài) Read Power Supply 向主機示意電源供電 狀態(tài) B4h DS18B20 向主機傳送供電狀態(tài) 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 二． DS18B20 信號時序 DS18B20 采用嚴格的單總線通信協(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)的低位在前。 1初始化序列：復(fù)位脈沖和應(yīng)答脈：在初始化 過程中，主機通過拉低單總線至少 480181。s，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖 (TX)。然后主機釋放總線并進入接收 (RX)模式。當總線被釋放后， 上拉電阻將單總線拉高。 DS18B20 檢測到這個上升沿后，延時 15181。s~60181。s，通過拉低總線 60181。s~240181。s 產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。初始化波形如下圖37 所示 ： 圖 37 初始化波形 2讀和寫時序 :在寫時序期間，主機向 DS18B20 寫入數(shù)據(jù)；而在讀時序期間，主機讀入來自 DS18B20 的數(shù)據(jù)。在每一個時序，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。讀 /寫時序如圖 38： 寫時序：存在兩種寫時序：“ 寫 1”和“寫 0”。主機在寫 1 時序向 DS18B20寫入邏輯 1，而在寫 0 時序向 DS18B20 寫入邏輯 0。所有寫時序至少需要 60181。s，且在兩次寫時序之間至少需要 1181。s 的恢復(fù)時間。兩種寫時序均以主機拉低總線開始。產(chǎn)生寫 1時序：主機拉低總線后，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時序：主機拉低總線后，必須在整個時序期間保持低電平（至少 60181。s）。在寫時序開始后的 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。 讀時序： DS18B20 只能在主機發(fā)出讀時序時才能向主機傳送數(shù)據(jù)。所以主機在發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，以便 DS18B20 能夠傳送數(shù)據(jù)。所有成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 讀時序至少 60181。s，且在兩次獨立的讀時序之間至少需要 1181。s 的恢復(fù)時間。每次讀時序由主機發(fā)起，拉低總線至少 1181。s。在主機發(fā)起讀時序之后， 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。當傳送 0時， DS18B20 在該時序結(jié)束時釋放總線，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)在讀時序下降沿起始后的 15181。s內(nèi)有效，因此主機必須在讀時序開始后的 15181。s 內(nèi)釋放總線，并且采樣總線狀態(tài)。 3換位理解 DSl8B20 傳感器對讀寫時序的要求 DSl8B20 寫數(shù)據(jù)時，主機產(chǎn)生讀時間片。當主機把 I／ O 數(shù)據(jù)線在 7μ s 時間內(nèi)從高邏輯電平拉至低邏輯電平時，維持時間最少 1μ s 就產(chǎn)生寫時間片。如寫入 0，則應(yīng)維持低電平 45～ 60μ s 以上，如寫入 1，應(yīng)在第 8μ s 后釋放數(shù)據(jù)線，在 7μ s 時間內(nèi)拉到為邏輯高電壓， 并維持 45～ 60μ s 以上。寫時間片必須有最短為 60μ s的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最 短為 1μ s 的恢復(fù)時間。從DS18B20 讀數(shù)據(jù)時，主機產(chǎn)生讀時間片。主機在 7μ s時間內(nèi)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至低電平，產(chǎn)生讀時間片。數(shù)據(jù)線必須保持在邏輯低電平至少 1μ s；來自 DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在讀時間片下降沿之后 15μ s 有效。因此，在產(chǎn)生讀時間片 8μ s 后主機必應(yīng)把 I／ O 數(shù)據(jù)線釋放，由上拉電阻將數(shù)據(jù)線拉回至邏輯高電平，主機在 15μ s 末期對數(shù)據(jù)線采樣，如果線為高電平，就讀為 1，如果線為低電平，便讀為 0。讀時間片的最短持續(xù)期限為 60μ s，各個讀時間片之間必須有最短為 1μ s的恢復(fù)時間。在考慮到線纜對波形的延 遲和 DS18B20 傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)表現(xiàn)的典型時間，在實際操作中，建議將主機對數(shù)據(jù)線的采樣滯后 5～ 9μ s，可提高正確讀取 DS18B20 的可靠性。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 38 讀寫時序 三 DS18B20 工作原理 DS18B20 測溫原理如圖 39所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2的脈沖輸入。計數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器 1的 預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(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 39中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 39 DS18B20 測溫原理 LCD 顯示電路 該模塊是由 RT1602 液晶顯示器件組成 , 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第 5腳： RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第 6腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第 7～ 14腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。由上可知 1602 基本操作時序如表 39。其第 15～ 16 腳：背光電源腳。RT1602 與單片機的應(yīng)用連接電路圖如圖 310 所示： 表 39 LCD 基本操作時序 基本時序操作 輸入 輸出 讀狀態(tài) RS=L,R/W=H,E=H DO～ D7=狀態(tài) 讀數(shù)據(jù) RS=H,R/W=H,E=H 無 寫指令 RS=L,R/W=L,E=高脈沖 ,DO～ D7=指令碼 DO～ D7=數(shù)據(jù) 讀指令 RS=H,R/W=L,E=高脈沖 ,DO～ D7=數(shù)據(jù) 無 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 圖 310 液晶顯示模塊接口電路 報警電路 系統(tǒng)采用蜂鳴器作為鬧鈴輸出。 電路連接如圖 311 所示。電路中采用 PNP 管 9012 來控制蜂鳴器的開關(guān)，由圖可以看出當 Bell 引腳為高電平時， PNP 管截止，蜂鳴器不工作；當 Bell 引腳為低電平時， PNP 管導(dǎo)通，蜂鳴器工作。其中 R2 為限流電阻。 圖 311 報警電路 語音播報電路 本電路采用的核心語音芯片 ISD1402 語音芯片是美