【文章內(nèi)容簡介】 2位數(shù)字值的讀數(shù)方式【3】。 測溫芯片的選擇圖33 DS18B20封裝形式和引腳功能如圖33所示，DS18B20的外形如一只三極管，引腳名稱及作用如下：GND:接地端。DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出腳，與TTL電平兼容。VDD：可接電源，也可接地。因為每只DS18B20都可以設置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采用數(shù)據(jù)總線供電方式時VDD接地，可以節(jié)省一根傳輸線，但完成數(shù)據(jù)測量的時間較長；采用外部供電方式則VDD接+5V，多用一根導線，但測量速度較快。圖34 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖34中出示了DS18B20 的主要內(nèi)部部件，下面對DS18B20內(nèi)部部分進行簡單的描述【4】：64位ROM。64位ROM是由廠家使用激光刻錄的一個64位二進制ROM代碼，是該芯片的標識號，如表31所示：表31 64位ROM標識8位循環(huán)冗余檢驗48位序列號8位分類編號（10H）MSB LSBMSB LSBMSB LSB第1個8位表示產(chǎn)品分類編號，DS18B20的分類號為10H；接著為48位序列號。它是一個大于2811012的十進制編碼，作為該芯片的唯一標示代碼；最后8位為前56位的CRC循環(huán)冗余校驗碼，由于每個芯片的64位ROM代碼不同，因此在單總線上能夠并接多個DS18B20進行多點溫度實習檢驗。溫度傳感器。溫度傳感器是DS18B20的核心部分，該功能部件可完成對溫度的測量通過軟件編程可將55125℃范圍內(nèi)的溫度值按9位、10位、11位、12位的分辨率進行量化，以上的分辨率都包括一個符號位，℃、℃、℃、℃，℃。芯片出廠時默認為12位的轉(zhuǎn)換精度。當接收到溫度轉(zhuǎn)換命令（44H）后，開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后的溫度以16位帶符號擴展的的二進制補碼形式表示，存儲在高速緩存器RAM的第0，1字節(jié)中，二進制數(shù)的前5位是符號位。如果測得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。高速緩存器。DS18B20內(nèi)部的高速緩存器包括一個高速暫存器RAM和一個非易失性可電擦除的EEPROM。非易失性可點擦除EEPROM用來存放高溫觸發(fā)器TH、低溫觸發(fā)器TL和配置寄存器中的信息。配置寄存器。配置寄存器的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換率。DS18B20工作是按此寄存器的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應精度的數(shù)值，它是高速緩存器的第5個字節(jié)，該字節(jié)定義如表32所示：表32 匹配寄存器TMR0R111111TM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用來設置分辨率；其余5位均固定為1。DS18B20分辨率的設置如表33所示：表33 DS18B20分辨率的設置R1R0分辨率最大轉(zhuǎn)換時間 /ms009位0110位1011位3751112位750DS18B20依靠一個單線端口通訊。在單線端口條件下，必須先建立ROM 操作協(xié)議，才能進行存儲器和控制操作。因此，控制器必須首先提供下面5個ROM 操作命令之一：讀ROM；匹配ROM；搜索ROM；跳過ROM；報警搜索。這些命令對每個器件的激光ROM 部分進行操作，在單線總線上掛有多個器件時，可以區(qū)分出單個器件，同時可以向總線控制器指明有多少器件或是什么型號的器件。成功執(zhí)行完一條ROM 操作序列后，即可進行存儲器和控制操作，控制器可以提供6 條存儲器和控制操作指令中的任一條。一條控制操作命令指示DS18B20完成一次溫度測量。測量結(jié)果放在DS18B20的暫存器里，用一條讀暫存器內(nèi)容的存儲器操作命令可以把暫存器中數(shù)據(jù)讀出。溫度報警觸發(fā)器TH 和TL 各由一個EEPROM字節(jié)構(gòu)成。如果沒有對DS18B20使用報警搜索命令，這些寄存器可以做為一般用途的用戶存儲器使用?？梢杂靡粭l存儲器操作命令對TH 和TL 進行寫入，對這些寄存器的讀出需要通過暫存器。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進行讀寫。 DS18B20可以采用外部電源供電和寄生電源供電兩種模式。外部電源供電模式是將DS18B20的GND直接接地，DQ與但單總線相連作為信號線，VDD與外部電源正極相連。如圖35所示：圖35 DS18B20外部接線方式，從而實現(xiàn)外部電源供電方式。寄生電源供電模式如圖36所示：從圖中可知，DS18B20的GND和VDD均直接接地，DQ與單總線相連，單片機其中一個I/O口與DS18B20的DQ端相連。圖36 DS18B20寄生電源供電方式 溫度測量電路DS18B20的測溫原理如圖37所示, 其主要由斜率累加器、溫度系數(shù)振蕩器、減法計數(shù)器、溫度存儲器等功能部件組成。圖37 DS18B20的測溫原理DS1820 是這樣測溫【5】用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進行計數(shù)來得到溫度值。計數(shù)器被預置到對應于55℃的一個值。如果計數(shù)器在門周期結(jié)束前到達0，則溫度寄存器（同樣被預置到55℃）的值增加，表明所測溫度大于55℃。同時，計數(shù)器被復位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復這一過程。斜坡式累加器用來補償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時獲得比較高的分辨率。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。圖38 溫度檢測模塊℃的分辨率。溫度以16bit帶符號位擴展的二進制補碼形式讀出，表34給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。數(shù)據(jù)通過單線接口以串行方式傳輸。DS18B20測溫范圍55℃125℃，℃遞增。表34 溫度數(shù)據(jù)關(guān)系溫度℃數(shù)據(jù)輸出（二進制）數(shù)據(jù)輸出（十六進制）+12500000000 1111101000FA+2500000000 001100100032+00000000 000000010001000000000 00000000000011111111 11111111FFFF2511111111 11001110FFCE5511111111 10010010FF92S18B20遵循單總線協(xié)議，每次測溫時都必須有4個過程【6】初始化；傳送ROM 操作命令；傳送ROM操作命令；數(shù)據(jù)交換；read ROM（讀ROM）.命令代碼為33H，允許主設備讀出DS18B20的64位二進制ROM代碼。該命令只適用于總線上存在單個DS18B20.Match ROM（匹配ROM）。命令代碼為55H，若總線上有多個從設備時，適用該命令可選中某一指定的DS18B20，即只有和64位二進制ROM代碼完全匹配的DS18B20才能響應其操作。Skip ROM(跳過ROM)。命令代碼為CCH，在啟動所有DS18B20轉(zhuǎn)換之前或系統(tǒng)只有一個DS18B20時，該命令將允許主設備不提供64位二進制ROM代碼就適用存儲器操作命令。Search ROM(搜索ROM)。命令代碼為F0H,當系統(tǒng)初次啟動時，主設備可能不知縱向上有多少個從設備或者它們的ROM代碼，適用該命令可確定系統(tǒng)中的從設備個數(shù)及其RON代碼。Alarm ROM（報警搜索ROM）。命令代碼為ECH，該命令用于鑒別和定位系統(tǒng)中超出程序設定的報警溫度值。Write scratchpad(寫暫存器)。命令代碼為4EH，允許主設備向DS18B20的暫存器寫入兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中第一個字節(jié)寫入TH中，第二個字節(jié)寫入TL中?？梢栽谌魏螘r刻發(fā)出復位命令終止數(shù)據(jù)的寫入。Read scratchpad(讀暫存器)。命令代碼為BEH，允許主設備讀取暫存器中的內(nèi)容。從第一個字節(jié)開始直到讀完第九個字節(jié)CRC讀完。也可以在任何時刻發(fā)出復位命令中止數(shù)據(jù)的讀取操作。Copy scratchpad(復制暫存器)。命令代碼為48H。若主機在該命令之后又發(fā)出讀操作，而DS18B20又忙于將暫存器中的內(nèi)容復制到EEPROM時，DS18B20就會輸出一個“0”,若復制結(jié)束，則DS18B20輸出一個“1”。Convert T(溫度轉(zhuǎn)換)。命令代碼為44H，啟動一次溫度轉(zhuǎn)換，若主機在該命令之后又發(fā)出其它操作，而DS18B20又忙于溫度轉(zhuǎn)換，DS18B20就會輸出一個“0”，若轉(zhuǎn)換結(jié)束，則DS18B20輸出一個“1”。Recall E2(拷回暫存器)。命令代碼為B8H。將溫度報警觸發(fā)器TH和TL中的字節(jié)從EEPROM中拷回到暫存器中。該操作是在DS18B20上電時自動執(zhí)行，若執(zhí)行該命令后又發(fā)出讀操作，DS18B20會輸出溫度轉(zhuǎn)換忙標識：0為忙，1完成。