【文章內(nèi)容簡介】 4 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 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被刻上去的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個 DS18B20 的序列號均不相同。 64 位循環(huán)冗余校驗碼的特征多項式為 CRC=X8+X5+X4+1。 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都不相同，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多溫度的測量。高低溫報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器均由一個字節(jié)的 EEPROM 組成，使用一個寄存器功能命令可對 TH、 TL或配置寄存器寫入 工 作特性 DS18B20的主要技術(shù)參數(shù)如下。 ． 輸入通道數(shù) 64 –BIT ROM AND 1WIRE PORT MEMORY AND CONTROL LOGIC SCRATCHPAD TEMPERATURE SENSOR HIGH TEMPERATURE LOW TEMPERATURE CONFIGURATION RFGISTF 8BIT CRC GENERATOR POWERSUPPLY SENSE 第 3章 LabVIEW 編程技術(shù)概述 12 ． 測量精度： 10~+85176。C 范圍內(nèi)基本測量精度177。 5℃。 ． 設(shè)定精度：與顯示值一致，無相對誤差。 ． 顯示： 2位 LED 通道號顯示； 4位 LED 測量值顯示各通道報警狀態(tài)指示燈。 ． 告警方式： 4種告警方式。 2 點公用告警繼電器輸出。 ． 多點控制繼電器輸出（擴展功能）。 ． 告警輸出接點容量： AC250V、 2A（阻值負載）。 ． 電源 V0： AC187V~242V，耗電量 10VA 以下。 ． 電壓 V1： DC20~28V，耗電量 8VA 以下。 ． 工作環(huán)境： 0~50℃，溫度 20~90％ RH。 ． DS18B20的推薦工作范圍如表 32 所示。 表 32 推薦的工作范圍 參數(shù) 名稱 條件 最小值 典型值 最大值 單位 供電電壓 VDD 局部供電 V 數(shù)據(jù)針 DQ + V 邏輯 1 VIH + V 邏輯 0 VIL + V ． DS18B20電氣特性如表 33 所示。 表 33 電氣特性 名稱 條件 最小值 典型值 最大值 單位 tERR 10℃ ~+85℃ 177。 ℃ 55℃ ~+125℃ 177。 2 VIH 局部供電 V VIL + V IL VIO= mA IDDS 750 1000 nA IDD 1 mA IDQ 5 uA ． DS18B20的時間特性如表 34 所示 表 34 時間特性 名稱 條件 最小值 典型值 最大值 單位 tWR 2 10 ms tCONV 9Bit ms 10Bit 11Bit 375 12Bit 750 tSLOT 60 120 us tREC 1 us tLOW0 60 120 us 第 3章 LabVIEW 編程技術(shù)概述 13 續(xù)表 名稱 條件 最小值 典型值 最大值 單位 tLOW1 1 15 us tRDV 15 us tRSTH 480 us tRSTL 480 us tPDHIGH 15 60 us tPDLOW 60 240 us 應(yīng)用介紹 的溫度計算 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，溫度值和二進制輸出對照表如表 35 所示。 例如， +125℃的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃的數(shù)字輸出為 0191H，℃的數(shù)字輸出為 FF6FH,55℃的數(shù)字輸出為 FC90H。 表 35 溫度值和二進制輸出對照表 溫度 二進制輸出 十六進制輸出 +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H 溫度寄存器的復(fù)位值是 +85℃ ． DS18B20的數(shù)據(jù)格式如表 36 所示。 表 36 DS18B20的數(shù)據(jù)格式 Bit Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 LS Byte 23 22 21 20 21 22 23 24 Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 MS Byte S S S S S 26 25 24 這是轉(zhuǎn) 化得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 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)值乘以 ,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 再乘以 ，即可得到實際溫度。 第 3章 LabVIEW 編程技術(shù)概述 14 溫度傳感器的存儲器 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 性的可擦除的 E2RAM，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 暫存存儲器包含了 8 個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第 一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是 TH、 TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié) 。 DS18B20 的寄存器在器件內(nèi)部的分布如表 37 所示。 表 37 DS18B20暫存寄存器分布 寄存器內(nèi)存 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 7 CRC校驗 8 第五個字節(jié)是器件的配置寄存器，其各位的意義為：TMR1R011111。 低五位都是 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（ DS18B20 出廠時被設(shè)置位 12 位）， DS18B20 的分辨率設(shè)置如表 38所示。 表 38 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 ms 1 0 11位 375 ms 1 1 12位 750 ms 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟： ． 每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復(fù)位 。 ． 復(fù)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(yù)定的操作。復(fù)位要求主 CPU將數(shù)據(jù)線下拉 500第 3章 LabVIEW 編程技術(shù)概述 15 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(fù)位成功。 對 ROM 操作時，采用如表 39所示的代碼。 表 39 對 ROM操作的代碼數(shù) 指令 約定代碼 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20ROM中的編碼（即讀 64位地址） 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64位 ROM編碼，訪問單線上與該編碼相對應(yīng)的 DS18B20使之做出反應(yīng)，為下一步對該DS18B20的讀寫做準備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20的個數(shù)和識別 64位ROM地址，為操作各器件做好準備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64位 ROM地址，直接向 DS18B20發(fā)濕度變換命令，適用于單機工作 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子 才做出響應(yīng) 對寄存器操作的代碼表如表 310所示，表中還包括啟動溫度轉(zhuǎn)換和讀供電方式的指令。 表 310 對寄存器操作的代碼表 指令 約定代碼 功能 溫度變換 44H 啟動 DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間最長為 500ms（典型為 200 ms），結(jié)果存入內(nèi)部 9字節(jié) RAM中 讀暫存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM中 9字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 讀內(nèi)部 RAM的第 4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM中第 4字節(jié)內(nèi)容復(fù)制到 E2PRAM中 重調(diào) E2PRAM 0B8H 將 E2PRAM中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM中的第 4字節(jié) 讀供電方式 0B4H 對 DS18B20的供電模式，寄生供電時 DS18B20發(fā)送“ 0”，外接電源供電 DS18B20發(fā)送“ 1” DS1820 使用中注意事項 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，但在實際應(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)雜的軟件進行補償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS1820 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫 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，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS1820，在實際應(yīng)用中并非如此。當單總線上所掛 DS1820 超過 8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進第 3章 LabVIEW 編程技術(shù)概述 16 行多點測溫系統(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。試驗中，當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。當將總線 電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當采用每米絞合次數(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，當程序讀該DS1820 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計時也要 給予一定的重視。 光電耦合器 MOC3041 MOC3041 器件由砷化硅發(fā)光二極管與執(zhí)行過零出發(fā)的雙向可控硅組成。輸入部分是一個砷化鎵發(fā)光二極管，在 5~15mA 正向電流的作用下發(fā)出足夠強度的紅外光去觸發(fā)輸出部分。輸出部分包括一個硅光敏雙向可控硅和過零觸發(fā)器。在紅外線的作用下，雙向可控硅可雙向?qū)? 311 極限參數(shù) (TA=25℃ ) 參數(shù) 符號 數(shù)值 單位 紅外線發(fā)射二極管 反向電壓 VR 6 V 正向連續(xù)電流 IF 60 mA 總功耗 PD 120 mW 輸出驅(qū)動 截止狀態(tài)時的端電壓 VDRM 400 V 峰值重復(fù)浪涌電流 ITDM 1 A 總功耗 PD 150 mW 整個器件 絕緣電壓 VISO 7500 Vac(pk) 總功耗 PD 250 mW 結(jié)溫范圍 TJ 40～＋ 100 ℃ 工作環(huán)境溫度范圍 TA 40～＋ 85 ℃ 貯藏溫度 Tstg 40～＋ 150 ℃ 焊接溫度 TL 260 ℃ 絕緣電壓 (VISO)是內(nèi)部器件介質(zhì)擊穿參數(shù)．在這里，１腳和２腳是公用第 3章 LabVIEW 編程技術(shù)概述 17 的，４、 5和 6腳是公用的。 312 電學特性 電學特性 符號 最小值 典型值 最大值 單位 輸入 LED 反向漏電流 (VR=6V) IR 100 uA 正向電壓 (IF=30mA) VF V 輸出檢測 發(fā)光二極管兩個方向關(guān)閉漏電流 IDRM1 2 100 nA 導(dǎo)通狀態(tài)下峰值電壓 VTM 3 Volts 靜