【文章內(nèi)容簡介】 8位，℃位在比較時被忽略。TH或TL的最高比較位直接對應(yīng)于16位溫度寄存器的符號位。如果溫度測量的結(jié)果高于TH或低于TL，那么器件內(nèi)告警標(biāo)志將置位。每次溫度測量更新此標(biāo)志。只要告警標(biāo)志置位，DS18B20將對告警搜索命令做出響應(yīng)。這允許并聯(lián)接許多DS18B20，同時進(jìn)行溫度測量。如果某處溫度超過極限，那么可以識別出正在告警的器件并立即將其讀出而不必讀出非告警的器件。（4）CRC產(chǎn)生 DS18B20有一存貯在64位ROM的最高有效字節(jié)內(nèi)的8位CRC?？偩€上的主機(jī)可以根據(jù)64位ROM的前56位計算機(jī)CRC的值并把它與存貯在DS18B20內(nèi)的值進(jìn)行比較以決定ROM的數(shù)據(jù)是否已被主機(jī)正確地接收。CRC的等效多項(xiàng)式函數(shù)為：CRC=X8+X5+X4+1 （） DS18B20也利用與上述相同的多項(xiàng)式函數(shù)產(chǎn)生一個8位CRC值并把此值提供給總線的主機(jī)以確認(rèn)數(shù)據(jù)字節(jié)的傳送。在使用CRC來確認(rèn)數(shù)據(jù)傳送的每一種情況中，總線主機(jī)必須使用上面給出的多項(xiàng)式函數(shù)計算CRC的值并把計算所得的值或者與存貯在DS18B20的64位ROM部分中的8位CRC值（ROM讀數(shù)），或者與DS18B20中計算得到的8位CRC值（在讀暫存存貯器中時，它作為第九個字節(jié)被讀出），進(jìn)行比較。CRC值的比較和是否繼續(xù)操作都由總線主機(jī)來決定。當(dāng)存貯在DS18B20內(nèi)或由DS18B20計算得到的CRC值與總線主機(jī)產(chǎn)生的值不相符合時，在DS18B20內(nèi)沒有電路來阻住命令序列的繼續(xù)執(zhí)行。（5）存貯器 DS18B20的存貯器由一個高速暫存（便箋式）RAM和一個非易失性、電可擦除EEPROM組成，后者存貯高溫度和低溫度觸發(fā)器TH和TL。暫存存貯器有助于在單線通信時確保數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)首先寫入暫存存貯器，在那里它可以被讀回。當(dāng)數(shù)據(jù)被校驗(yàn)之后，復(fù)制暫存存貯器的命令把數(shù)據(jù)傳送到非易失性EEPROM。這一過程確保了更改存貯器時數(shù)據(jù)的完整性。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為9字節(jié)的存儲器。前2字節(jié)包含測得的溫度信息。第3和第4字節(jié)是TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時刷新。第5字節(jié)為配置寄存器，其內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，DS18B20工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。，其中，低5位一直為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決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即用來設(shè)置分辨率，： DS18B20分辨率R1 R0 分辨率/位 溫度最大轉(zhuǎn)換時間/ms0 0 9 0 1 10 1 0 11 3751 1 12 750 DS18B20分辨率的定義和規(guī)定 ，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時間較長，而且設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就越長。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。 高速暫存RAM結(jié)構(gòu)圖 高速暫存的第8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)是前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。： 配置寄存器位定義當(dāng)DS18B20接受到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴(kuò)張的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在暫存RAM的第2字節(jié)中。 單片機(jī)可以通過單線接口讀出數(shù)據(jù)。讀數(shù)據(jù)是，低位在先，高位在后，℃/LSB形式表示。：低字節(jié) 高字節(jié) 溫度數(shù)據(jù)值格式 圖中，S表示符號位。當(dāng)S=0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計算十進(jìn)制值。 DS18B20溫度與表示值對應(yīng)表 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較，若T＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，并對主機(jī)發(fā)出的報警搜索命令做出響應(yīng)。因此，可用多個DS18B20同時測得溫度并進(jìn)行報警搜索。 在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)根據(jù)ROM的前56位來計算CRC值，并與存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。 ，圖中低溫度系數(shù)振蕩器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減法計數(shù)器1；高溫度系數(shù)振蕩器隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。 DS18B20測溫原理圖 圖中還隱含著計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)，進(jìn)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(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器和溫度寄存器被預(yù)置在55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器1的預(yù)置減到0時，溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置值將重新被裝入，并重新開始對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)。如此循環(huán)，知道減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度計數(shù)器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。，直到溫度寄存器達(dá)到被測溫度值。另外，DS18B20單線通信功能是分時完成的，有嚴(yán)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(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)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 DS18B20使用的注意事項(xiàng)DS1820雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： (1)較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS1820進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對DS1820操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。 (2)在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS1820超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。 (3)連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進(jìn)一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用DS1820進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 (4)在DS1820測溫程序設(shè)計中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。 DS18B20與單片機(jī)接口電路的設(shè)計 DS18B20可以采用兩種供電方式：一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的第1引腳接地，第2引腳作為信號線，第3引腳接電源；另外一種是寄生電源供電方式。單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上位。 DS18B20采用寄生電源的電路圖當(dāng)DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時間最長為500ms。采用寄生電源供電方式時，VDD和GND端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 顯示電路的設(shè)計：數(shù)碼管顯示數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管。按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃和公共電極。： 八段數(shù)碼管圖數(shù)碼管的動態(tài)顯示：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上