【文章內(nèi)容簡介】 的雙向通訊 。 （ 3） 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) 。 （ 4） 測 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10℃ ～ +85℃ 時精度為 177?！?。 （ 5） 可編程的分辨率為 9～ 12 位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 。 （ 6） 在 9 位分辨率時最多在 ms 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 。 （ 7） 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 。 （ 8） 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 。 167。 DS18B20 外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 42 所示，主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的外形及管腳排列如圖 ][2 43 和表 43 所示。 I/O C VDD 圖 42 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 64 位ROM和單線接 口 高速緩存 存儲器 存儲器和控制器 8 位 CRC 生成器 溫度傳感器 低 溫 觸 發(fā) 器TL 高 溫 觸 發(fā) 器TH 配置寄存器 電源檢測 圖 43 DS18B20 的管腳排列 表 43 DS18B20 引腳定義： 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。 （ 1） 64 位 ROM ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼，每個 DS18B20 的 64 位序列號均不相同。 64 位 ROM 的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8＋ X5＋ X4＋ 1）。 ROM 的作用是使每一個 DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 DS18B20 中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達，其中 S 為符號位。 DS18B20溫度值格式表 44 ][2 如下所示。 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 DS18B20 的兩個 8 比特的 RAM中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。 例如＋℃的數(shù)字輸出為 0191H，－ ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH。 表 44 DS18B20 溫度值格式表 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LS Byte 23 22 21 20 2 1? 2 2? 2 3? 2 4? bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 MS Byte S S S S S 26 25 24 （ 2） 高低溫報警觸發(fā)器 TH 和 TL 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。 （ 3）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下 表 45 所示。 表 45:配置寄存器結(jié)構(gòu) TM R1 R0 1 1 1 1 1 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 46 所示（ DS18B20 出 廠時被設(shè)置為 12位） 。 （ 4）高速暫存器是一個 9 字節(jié)的存儲器。開始兩個字節(jié)包含被測溫度的數(shù)字量信息；第 5 字節(jié)分別是 TH、 TL、配置寄存器的臨時拷貝，每一次上電復位時被刷新；第 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。高速暫存器 RAM結(jié)構(gòu)圖如下表 47 所示。 表 46： 溫度分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 167。 DS18B20 的工作時序 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化 → ROM 操作指令 → 存儲器操作指令 → 數(shù)據(jù)傳輸。 其工作時序 ][3 包括初始化時序、寫時序和讀時序，如圖44 （ a）（ b）（ c）所示。 表 47： DS18B20 暫存寄存器分布 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位 （ LS Byte） 0 溫度值高位 （ MS Byte） 1 高溫限值（ TH） 2 低溫限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 CRC 校驗 值 8 DS18B20 等待 DS18B20Tx 產(chǎn)生 15us—16us 脈沖 60240 主機復位脈沖 VCC 480usTX960us 主機 Rx min480us 1Wire Bus GND 圖 44 （ a）初始化時序 主機控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機發(fā)一復位脈沖 (最短為 480us 的低電平 )，接著主機釋放總線進入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測到 I/O 引腳上的上升沿之后，等待 1560us 然后發(fā)出存在脈沖 (60240us的低電平 )。 寫時間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。在 15us 之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對數(shù)據(jù)線進行采樣，如果采樣為高電平，就寫 1，如果為低電 平，寫 0 就發(fā)生。在開始另一個寫周期前必須有 1us 以上的高電平恢復期。 讀時間片 :主機將數(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。主機在讀時間片下降沿之后 15us 內(nèi)完成讀位。每個讀周期最短的持續(xù)期為 60us,各個讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復期。 主機寫“ 0”時隙 主機寫“ 1”時隙 VCC 60usTX120us 1ustxcc∞ 1Wire Bus GND DS18B20 采樣 1us DS18B20 采樣 15us MIN TYP MAX MIN TYP MAX 15us 30us 15us 15us 30us 圖 44（ b）寫時序 VCC 主機讀“ 0”時隙 主機讀“ 1”時隙 1Wire Bus GND 主機采樣 1us 15us 15us 30us 主機采樣 15us 圖 44（ c）讀時序 167。 DS18B20 與單片機的典型接口設(shè)計 圖 45 以 MCS－ 51 系列單片機為例，畫出了 DS18B20 與微處理器的 典型連接 ]4[ 。圖 45（ a）中 DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 端均接地，圖 45（ b）中 DS18B20 采用外接電源方式，其 VDD 端用 3V～ 電源供電。 (a) 寄生電源工作方式 (b) 外接電源工作方式 圖 45 電源工作方式圖 167。 DS18B20 的各個 ROM 命令 （ 1） Read ROM [33H] 這個命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 8 位系列編碼，惟一的序列號的 8 位 CRC 碼。只有在總線上存在單只 DS18B20 的時候才能用這個命令。如果總線上有不止一個從機，當所有從機試圖同時傳送信號時就會發(fā)生數(shù)據(jù) 沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。 （ 2） Match ROM [55H] 這是個匹配 ROM 命令，后跟 64 位 ROM 序列，讓總線控制器在多點總線上定位一只特定的 DS18B20。只有和 64 位 ROM 序列完全匹配的 DS18B20才能響應隨后的存儲器操作。所有和 64 位 ROM 序列不匹配的從機都將等待復位脈沖。這條命令在總線上有單個或多個器件時都可以使用。 （ 3） Skip ROM [0CCH] 這個命令允許總線控制器不用提供 64 位 ROM 編碼就使用存儲器操作命令，在單點總線情況下，可以節(jié)省時間。如果總線上不止一個從機，在命令之后緊跟著發(fā)一條讀命令，由于多個從機同時傳信號?？偩€上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。 （ 4） Search ROM [0F0H] 當一個系統(tǒng)初次啟動時，總線控制器并不知道單線總線上有多少個器件或它們的 64 位 ROM 編碼。搜索 ROM 命令允許總線控制器用排除法識別總線上的所有從機的 64 位編碼。 （ 5） Alarm Search [0ECH] 這條命令的流程和 Search ROM 相同。然而，只有在最近一次測 溫后遇到符合報警條件的情況， DS18B20 才會響應這條命令。報警條件定義為溫度高于 TH 或低于 TL。只要 DS18B20 不掉電，報警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測得的溫度值達不到報警條件。 （ 6） Write Scratchpad[4EH] 這個命令向 DS18B20 的暫存器 TH 和 TL 中寫入數(shù)據(jù)。可以在任何時刻發(fā)出復位命令來中止寫入。 （ 7） Read Scratchpad[0BEH] 這個命令讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從第 1 字節(jié)開始，一直進行下去，直到第 9（ CRC）字節(jié)讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時刻發(fā)出復位命令 來中止讀取。 （ 8） Copy Scratchpad[48H] 這個命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 DS18B20 的 E 2 ROM 存儲器里，即把溫度報警觸發(fā)器字節(jié)存入非易失性存儲器里。如果控制器在這條命令之后跟著 發(fā)出讀時間隙，而 DS18B20 又忙于把暫存器拷貝到 E 存儲器， DS18B20 就會輸出一個 0，如果拷貝結(jié)束的話， DS18B20 輸出 1。如果使用寄生電源，總線控制器必須在這條命令后立即啟動強上拉，并最少保持 10ms。 （ 9） Convert T[44H] 這個命令啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其 他數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行，而后 DS18B20 保持等待狀態(tài)。如果控制器在這條命令之后跟著發(fā)出時間隙，而DS18B20 有忙于做時間轉(zhuǎn)換的話， DS18B20 將在總線上輸出一個 0，若溫度轉(zhuǎn)換完，則輸出 1。如果使用寄生電源，總線控制器必須在發(fā)出這條命令后立即啟動強上拉，并最少保持 500ms 以上時間。 （ 10） Read E2 [0B8H] 這條命令把 觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。這種拷貝操作在 DS18B20 上電時自動執(zhí)行，這樣一上電暫存器里馬上存在有效的數(shù)據(jù)了。若在這條命令之后發(fā)出讀數(shù) 據(jù)隙，器件會輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標識： 0 為忙， 1 為完成。 （ 11） Read Power Supply[0B4H] 若把這條命令發(fā)給 DS18B20 后發(fā)出讀時間隙，器件會返回它的電源模式： 0 為寄生電源， 1 為