【文章內容簡介】 直至溫度寄存器值達到被測溫度值，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)。 DS18B20測溫原理圖在正常測溫情況下，℃，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測量結果：首先用DS1820提供的讀暫存器指令（BEH）℃為分辨率的溫度測量結果，然后切去測量結果中的最低有效位（LSB），得到所測實際溫度的整數(shù)部分Tz，然后再用BEH指令取計數(shù)器1的計數(shù)剩余值Cs和每度計數(shù)值CD?！妗ⅰ鏋檫M位界限的關系，實際溫度Ts可用下式計算： （） 提高DS1820測溫精度的途徑（1）、DS1820高精度測溫的理論依據(jù) ℃，這對于水輪發(fā)電機組軸瓦溫度監(jiān)測來講略顯不足，在對DS1820測溫原理詳細分析的基礎上，我們采取直接讀取DS1820內部暫存寄存器的方法，℃～℃．DS1820內部暫存寄存器的分布如表1所示，其中第7字節(jié)存放的是當溫度寄存器停止增值時計數(shù)器1的計數(shù)剩余值，第8字節(jié)存放的是每度所對應的計數(shù)值，這樣，我們就可以通過下面的方法獲得高分辨率的溫度測量結果。首先用DS1820提供的讀暫存寄存器指令(BEH)℃為分辨率的溫度測量結果，然后切去測量結果中的最低有效位(LSB)，得到所測實際溫度整數(shù)部分T整數(shù)，然后再用BEH指令讀取計數(shù)器1的計數(shù)剩余值M剩余和每度計數(shù)值M每度，℃、℃為進位界限的關系，實際溫度T實際可用下式計算得到：T實際=(T整數(shù)－℃)+(M每度－M剩余)/M每度。 DS18B20暫存寄存器分布寄存器內容字節(jié)地址溫度最低數(shù)字位0溫度最高數(shù)字位1高溫限值2低溫限值3保留4保留5計數(shù)剩余值6每度計數(shù)值7CRC校驗8該字節(jié)各位的定義如下：TM R1 R0 1 1 1 1 1低5位一直都是1，TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶不要去改動，R1和R0決定溫度轉換的精度位數(shù)，即是來設置分辨率，（DS18B20出廠時被設置為12位）。 R1和R0模式表R1R0分辨率溫度最大轉換時/mm009位0110位1011位1112位由表1可見，設定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉換時間就越長。因此，在實際應用中要在分辨率和轉換時間權衡考慮。高速暫存存儲器除了配置寄存器外，還有其他8個字節(jié)組成，其分配如下所示。其中溫度信息（第1，2字節(jié)）、TH和TL值第3，4字節(jié)、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個字節(jié)的CRC碼，可用來保證通信正確。 根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(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16～60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。（2）、 測量數(shù)據(jù)比較表2為采用直接讀取測溫結果方法和采用計算方法得到的測溫數(shù)據(jù)比較，通過比較可以看出，計算方法在DS1820測溫中不僅是可行的，也可以大大的提高DS1820的測溫分辨率。表2 DS18B20 直度測溫結果與計算測溫結果數(shù)據(jù)比較次數(shù)T（直讀）M（剩余）M（每度）T（實際）172802.428233083466845498565687716883 數(shù)字溫度計的硬件設計,控制器使用單片機AT89S52,溫度計傳感器使用DS18B20,用液晶實現(xiàn)溫度顯示。本溫度計大體分三個工作過程。首先，由DS18B20溫度傳感器芯片測量當前的溫度，并將結果送入單片機。然后，通過AT89S52單片機芯片對送來的測量溫度讀數(shù)進行計算和轉換，井將此結果送入液晶顯示模塊。最后，數(shù)碼管顯示溫度數(shù)據(jù)。由圖1可看到，本電路主要由DS18820溫度傳感器芯片、數(shù)碼管顯示模塊和AT89S52單片機芯片組成。其中，DS18B20溫度傳感器芯片采用“一線制”與單片機相連，它獨立地完成溫度測量以及將溫度測量結果送到單片機的工作。圖 溫度計電路設計原理圖 主控制器單片機AT89S52具有低電壓供電和小體積等特點，兩個端口剛好滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很合適攜手特式產(chǎn)品的使用。主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經(jīng)過三個步驟：初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。必須先啟動DS18B20開始轉換，再讀出溫度轉換值。 顯示電路　顯示電路采用4個數(shù)碼管顯示 溫度檢測電路DS18B20 最大的特點是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20 的數(shù)據(jù)I/O 均由同一條線來完成。DS18B20 的電源供電方式有2 種: 外部供電方式和寄生電源方式。工作于寄生電源方式時, VDD 和GND 均接地, 他在需要遠程溫度探測和空間受限的場合特別有用, 原理是當1 W ire 總線的信號線DQ 為高電平時, 竊取信號能量給DS18B20 供電, 同時一部分能量給內部電容充電, 當DQ為低電平時釋放能量為DS18B20 供電。但寄生電源方式需要強上拉電路, 軟件控制變得復雜(特別是在完成溫度轉換和拷貝數(shù)據(jù)到E2PROM 時) , 同時芯片的性能也有所降低。因此, 在條件允許的場合, 盡量采用外供電方式。無論是內部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電。在這里采用前者方式供電。DS18B20與芯片連接電路如圖 ：圖 DS18B20與單片機的連接外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)。站長推薦大家在開發(fā)中使用外部電源供電方式，畢竟比寄生電源方式只多接一根VCC引線。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮DS18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點，即使電源電壓VCC 降到3V 時，依然能夠保證溫度量精度。由于DS18B20 只有一根數(shù)據(jù)線，因此它和主機（單片機）通信是需要串行通信，而AT89S51 有兩個串行端口，所以可以不用軟件來模擬實現(xiàn)。經(jīng)過單線接口訪問DC18B20 必須遵循如下協(xié)議：初始化、ROM 操作命令、存儲器操作命令和控制操作。要使傳感器工作，一切處理均嚴格按照時序。主機發(fā)送（Tx）復位脈沖（最短為480μs 的低電平信號）。接著主機便釋放此線并進入接收方式（Rx）。在檢測到I/O 引腳上的上升沿之后，DS18B20 等待15～60μs,并且接著發(fā)送脈沖（60～240μs 的低電平信號）。然后以存在復位脈沖表示DS18B20 已經(jīng)準備好發(fā)送或接收，然后給出正確的ROM 命令和存儲操作命令的數(shù)據(jù)。DS18B20 通過使用時間片來讀出和寫入數(shù)據(jù)，時間片用于處理數(shù)據(jù)位和進行何種指定操作的命令。它有寫時間片和讀時間片兩種：l 寫時間片：當主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時，產(chǎn)生寫時間片。有兩種類型的寫時間片：寫1 時間片和寫0 時間片。所有時間片必須有60 微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為1微秒的恢復時間.l 讀時間片：從DS18B20 讀數(shù)據(jù)時，使用讀時間片。當主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時產(chǎn)生讀時間片。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少1 微秒；來自DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在時間下降沿之后的15 微秒內有效。為了讀出從讀時間片開始算起15微秒的狀態(tài)，主機必須停止把引腳驅動拉至低電平。在時間片結束時，I/O 引腳經(jīng)過外部的上_鱯__9L_€%拉電阻拉回高電平，所有讀時間片的最短持續(xù)期為60 微秒，包括兩個讀周期間至少1μs 的恢復時間。一旦主機檢測到DS18B20 的存在，它便可以發(fā)送一個器件ROM 操作命令。所有ROM 操作命令均為8位長。所有的串行通訊，讀寫每一個bit 位數(shù)據(jù)都必須嚴格遵守器件的時序邏輯來編程，同時還必須遵守總線命令序列，對單總線的DS18B20 芯片來說，訪問每個器件都要遵守下列命令序列：首先是初始化；其次執(zhí)行ROM 命令；最后就是執(zhí)行功能命令(ROM 命令和功能命令后面以表格形式給出)。如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線器件不會響應主機。當然，搜索ROM命令和報警搜索命令，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，要返回初始化?；趩慰偩€上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機發(fā)出的復位脈沖和從機響應的應答脈沖組成。應答脈沖使主機知道，總線上有從機，且準備就緒。在主機檢測到應答脈沖后，就可以發(fā)出ROM 命令。這些命令與各個從機設備的唯一64 位ROM 代碼相關。在主機發(fā)出ROM命令，以訪問某個指定的DS18B20，接著就可以發(fā)出DS18B20支持的某個功能命令。這些命令允許主機寫入或讀出DS18B20便箋式RAM、啟動溫度轉換。軟件實現(xiàn)DS18B20的工作嚴格遵守單總線協(xié)議：(1)主機首先發(fā)出一個復位脈沖，信號線上的DS18B20 器件被復位。(2)接著主機發(fā)送ROM命令，程序開始讀取單個在線的芯片ROM編碼并保存在單片機數(shù)據(jù)存儲器中，把用到的DS18B20 的ROM 編碼離線讀出，最后用一個二維數(shù)組保存ROM 編碼，數(shù)據(jù)保存在X25043中。(3)系統(tǒng)工作時，把讀取了編碼的DS18B20 掛在總線上。發(fā)溫度轉換命令，再總線復位。(4)然后就可以從剛才的二維數(shù)組匹配在線的溫度傳感器，隨后發(fā)溫度讀取命令就可以獲得對應的度值了。在主機初始化過程，主機通過拉低單總線至少480us，來產(chǎn)生復位脈沖。接著，主機釋放總線，并進入接收模式。當總線被釋放后，上拉電阻將單總線拉高。在單總線器件檢測到上升沿后，延時15～60us，接著通過拉低總線60～240us，以產(chǎn)生應答脈沖。寫時序均起始于主機拉低總線，產(chǎn)生寫1 時序的方式：主機在拉低總線后，接著必須在15us之內釋放總線。產(chǎn)生寫0 時序的方式：在主機拉低總線后，只需在整個時序期間保持低電平即可(至少60us)。在寫字節(jié)程序中的寫一個bit 位的時候，沒有按照通常的分別寫0時序和寫1 時序，而是把兩者結合起來，當主機拉低總線后在15us 之內將要寫的位c 給DO：如果c 是高電平滿足15us