【文章內(nèi)容簡介】 PER_C），就可以得到小數(shù)位的溫度值勤。 2 步得到的整數(shù)溫度值勤和第 3 步得到的小數(shù)溫度值相加，然后減去 1/2LSB（ 0。25℃）的量化偏移，就得到高分辨率的實際溫度值。 應(yīng)用公式為： TEMPRATURE=+(COUNT_PER_CCOUNT_REMIAN)/COUNT_PER_C 注： COUNT_PER_C 和 COUNT_REMIAN 可以用讀高速暫存器命令讀出。 表 31 給出了直接讀取溫度（ ℃分辨率）和計算出的高分辨率溫度值的關(guān)系。 表 31 直讀溫度與高 分辨率溫度值對比表 直接讀取溫度值 COUNT_PER_C COUNT_REMAIN 高精度溫度值 78 2 25 81 51 86 6 88 24 62 94 66 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1820 主要由三部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器和非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH 和 TL，如圖 33 所示。 64位ROM和一線端口存儲器和控制邏輯高速暫存存儲器溫度傳感器TH高溫觸 發(fā)器TL低溫觸 發(fā)器8位CRC生成器供電方式感知內(nèi)部電源DQVDD 圖 33 DS1820 結(jié)構(gòu)圖 哈爾濱理工大學遠東學院畢業(yè)論文 13 光刻 ROM 中的 64 位序號是出廠前被唯一光刻好的，它可以被看作是該 DS1820 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 10H）的產(chǎn)品類型標號，接著的 48 位是該 DS1820 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的 CRC（循環(huán)冗余校驗碼）。光刻 ROM的作用是使每一個 DS1820 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS1820 的目的。高速暫存器是一個 8 字節(jié)的存儲器，開始兩個字節(jié)包含測量溫度的信息，第 4字節(jié)是 TH、 TL的臨時拷貝，每一次上電復(fù)位時被刷新。另外兩個字節(jié)未用，但一旦讀回數(shù)據(jù)，它們立刻表 現(xiàn)為全邏輯 1。第 8 兩個字節(jié)是計數(shù)器寄存器，它們是被用來產(chǎn)生較高的分辨率的，前面已經(jīng)介紹過。最后值得注意的是緩存的第 9 個字節(jié)，他可以用一個“讀高速暫存存儲器”命令讀出。該字節(jié)包含一個循環(huán)冗余校驗碼，它是前面所有 8 個字節(jié)的CRC。 CRC 可被用來進行通信的差錯校驗。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL 均由一個字節(jié)的EEPROM 組成，使用一個存儲器功能命令可對 TH 和 TL寫入，而對它們的讀出則需要通過高速暫存存儲器進行。所有數(shù)據(jù)的讀寫均由最低位開始。 TH 和 TL 分別存儲著溫度報警的高溫閥值和低溫閥值。這兩個字節(jié)常和 DS1820 提供的報警搜索功能聯(lián)合使用?？偩€控制器發(fā)一個報警搜索命令可以讀出溫度報警點 DS1820 的 ROM 號。這樣可以在現(xiàn)場而不通過上位 PC 檢測到溫度報警并且作反應(yīng)。高速暫存存儲器和 EEPROM 的結(jié)構(gòu)及關(guān)系如圖34 所示。 THTL低 8 位溫度值高 8 位溫度值TH 裝入值TL 裝入值保留保留計數(shù)器 A 的值（ COU NT _ REMAIN ）斜率累加器的值（ COU NT _ PER _ C ）CRC高速暫存器021435678EEPROM字節(jié) 圖 34 高速暫存器和 EEPROM 圖 34 中高速暫存器陰影處的兩個字節(jié)可以由用戶通過寫高速暫存器命令寫入。 DS1820 中是以 ℃ /LSB 形式表達，用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供的，哈爾濱理工大學遠東學院畢業(yè)論文 14 表 32 給出溫度與數(shù)據(jù)的關(guān)系： 表 32 DS1820 溫度與數(shù)據(jù)的關(guān)系 溫度 數(shù)據(jù)輸出 125℃ 00000000 11111010 25℃ 00000000 00110010 1/2℃ 00000000 00000001 1/2℃ 11111111 11111111 25℃ 11111111 11001110 因高 8 位是擴展符號位，常取 9 位數(shù)字，若第 9 位是 0，表示正溫度，低 8 位數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)換成十進制除以 2 即得到實際溫度。 DS1820 的一線協(xié)議 DS1820 與 MicroLAN 總線是完全兼容的?？偩€協(xié)議由若干命令組合而成。 DS1820 提供了 3 類命令，分雖是 ROM 命令、可寫存儲器命令和溫度轉(zhuǎn)換命令。 命令 由于有眾多 DS1820 掛接在 1Wire 網(wǎng)絡(luò)上，所以在 ROM 功能建立之前，其他功能都無法實現(xiàn)。 ROM功能相當于網(wǎng)絡(luò)尋址。 BM必須首先提供 5 個 ROM命令之一： 1）計 ROM。2）配接 ROM。3）搜索 ROM。4）跳過 ROM。5）報警 ROM 搜索。 執(zhí)行讀 ROM 命令（命令字 33H）要求總線上只掛接一個 DS1820。這個命令的功能是讀出總線上 DS1820 的光刻 ROM 號。 ROM 號就 這個 DS1820 的“姓名”，當有多個 DS1820以及其他 1Wire 器件掛接在 MicroLAN 上，以 ROM 號作為網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點的地址。與計算機網(wǎng)絡(luò)不同的是， DS1820 的 ROM 號不能更改。所以我們必須要先讀出 DS1820 的 ROM 號也即知道了它的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點地址后才能把它掛接在總線上。 配接 ROM 命令（命令字 55H）就是尋址命令?？偩€控制器在發(fā)出這個命令后，緊接著發(fā)出目標 DS1820 的 ROM 號。這個過程建立了總線控制器和地址相符的 DS1820 之前的點對點的通信聯(lián)系，而其他 DS1820 對此后的命令不予理睬。 搜索 ROM 命令（命令字 F0H）和讀出 ROM 命令都是用來讀 出總線上 DS1820 的光刻ROM 號的，兩者不同之處在于總線控制器在執(zhí)行搜索 ROM 命令時不要求總線上只掛接一個 DS1820。搜索 ROM 命令可以搜索出所有掛接在總線上的 1Wire 器件的 ROM 號。 跳過 ROM 命令（命令字 CCH）建立一點（ BM）對多點（ DS1820）的通信。當需要總線上所有的 1Wire 器件都對 BM響應(yīng)時使用這個命令。例如呆以發(fā)出跳過 ROM命令后，接著發(fā)出轉(zhuǎn)換溫度命令，這樣總線上所有 DS1820 都會在收到命令后轉(zhuǎn)換溫度成數(shù)字值并存儲到高速暫存存儲器中。 報警 ROM 搜索命令（命令字 ECH）可以讀出 溫度報警點 DS1820 的 ROM 號。我們由此可以判斷是否有報警以及報警點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點地址。 哈爾濱理工大學遠東學院畢業(yè)論文 15 溫度轉(zhuǎn)換類命令 溫度轉(zhuǎn)換類只有一個命令 — 啟動溫度轉(zhuǎn)換命令（命令字 44H） DS1820 在收到這個命令后開始轉(zhuǎn)換溫度到數(shù)值，存儲到高速暫存器里。轉(zhuǎn)換溫度的典型時間約為 200ms。 可寫存儲器命令 可寫存儲器命令類包含所有和可寫存儲器操作有關(guān)的命令。 DS1820 包含高速暫存器（ RAM）和 EEPROM 兩種可寫存儲器，前面已做這介紹。以下分別介紹讀高速暫存器命令、寫高速暫存器命令、拷貝高速暫存器命令和調(diào)用 EEPROM 命令等。 讀高速暫存器命令（命令字 BEH）讀出包括 CRC 校驗碼在內(nèi)的 9 個字節(jié)的高速斬存器的內(nèi)容。這個命令常用來讀出溫度值并進行 CRC 校驗。 寫高速暫存器命令（命令字 4EH）寫兩個字節(jié)到高速暫存器里，而且只能寫入到 TH和 TL 的臨時裝入字段。這個命令必須和拷貝高速暫存器命令聯(lián)合使用。 EEPROM 不能同用戶直接寫入，但是可以先寫入報警閥值到高速暫存器，然后再從高速暫存器拷貝到EEPROM 里。兩個命令連用就可以設(shè)置報警閥值了。 拷貝高速斬存器命令（命令字 48H）拷貝 TH、 TL 兩個臨時裝入字段的值以 EEPROM里。這在前面已經(jīng)做了介紹。 調(diào)用 EEPROM 命令（命令字 B8H）是拷貝高速暫存器命令的反過程。它把 EEPROM里的值拷貝到高速暫存器里。這個操作在每次上電復(fù)位時都會自動執(zhí)行。 可見讀高速暫存器命令和溫度采集密切相關(guān)，而其他 3 個命令都與報警搜索有關(guān)。 協(xié)議流程 前面已經(jīng)講過 MicroLAN 總線用統(tǒng)一協(xié)議來保證通信的可靠性。由總線控制器發(fā)起并控制通信?？偩€控制器首先復(fù)位總線，過程是總線控制器將總線拉到低電平并保持到少480181。s之扣釋放總線，然后搜尋線上掛接的 1Wire 器件發(fā)出的響應(yīng)脈沖。如果搜索到響 應(yīng)脈沖，總線控制器接著對要尋址打器件發(fā)出對應(yīng)的地址、命令并傳遞需要的數(shù)據(jù)。 DS1820 的協(xié)議規(guī)定 3類命令按照特定的順序組合，完成特定的功能。一線工作協(xié)議流程式是：初始化（復(fù)位總線）→ ROM 操作指令（尋址）→（啟動溫度轉(zhuǎn)換命令）→可寫存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳送。具體到每一類命令中，每一條指令完成不同的功能，可以靈活選擇。 舉一個讀取溫度的程序片段作為例子，總線控制器協(xié)議流程如圖 35 所示，此時假定溫度已經(jīng)經(jīng)過轉(zhuǎn)換并存儲到高速暫存器里。 哈爾濱理工大學遠東學院畢業(yè)論文 16 發(fā)初始化脈沖發(fā)讀高速暫存器命令得到溫度值發(fā)目標 DS 1820 的 ROM 號發(fā)匹配 ROM 命令 圖 35 讀溫 度協(xié)議流程 初始化雖然不是命令，但在每次執(zhí)行命令前必須進行初始化。它的功能是通知總線上只有一個 DS1820 的情況，初始化還可以判斷這個 DS1820 是否存在，但這對于總線上有多個 DS1820 的情況不適用。因為此時總線上的電平是各個 DS1820 電平的與，我們無法判斷總線上存在幾個 DS1820。在實際應(yīng)用中，總線上掛接多個 DS1820 是最常見的情況，這里不必關(guān)心存在幾個 DS1820，我們的目標是總線上的 DS1820 都能正常復(fù)位。這一目標只要初始化程序設(shè)計合理，留有充足的時間裕量就能實現(xiàn)。 供電方式選擇 在前面介紹 MicroLAN 時我們提到所有的 1Wire 器件都有“竊電”的功能，數(shù)據(jù)線和電源線合二為一，因此一根地線和一根數(shù)據(jù)線就可以滿足傳輸線路的要求。這種供電方式稱為“寄生電源供電”方式。 DS1820 還可以由 Vdd 引腳提供電源。寄生電源工作方式的連接電路如圖 35 所示。由 Vdd 引腳代電的連接電路圖和圖 36基本一致，只是在 DS1820的 Vdd 引腳上額外施加了 5V 電源。故不另行畫出。 DS 1820BM連接其它 1 Wir e 器件5 VR 圖 36 寄生電源供電連接線路圖 寄生電源可以省掉一根電源線，所 以大大降低了布線的成本。因此 DALLAS 公司在低溫測量中推薦使用寄生電源供電方式?？墒羌纳娫垂╇姺绞? 也存在著一些弊端。單從供電的角度看， Vdd 引腳供電方式在可以在一根總線上掛接任意多個 DS1820，而且這些DS1820 還可以同時進行大電流操作。選擇何種供電方式取決于系統(tǒng)對布線、采集速度、采哈爾濱理工大學遠東學院畢業(yè)論文 17 集精度的綜合考慮。 DS1820 數(shù)據(jù)手冊中推薦圖 35中的 R 取值 5KΩ，我們就些來討論。為了使 DS1820 能夠精確地進行溫度轉(zhuǎn)換，在進行溫度轉(zhuǎn)換時必須供應(yīng)足夠的電能。按圖 35 所示連接電路，在不考慮 DS1820 內(nèi)部電阻 的情況下，總線上的電流最大只有 1mA。由于每個 DS1820 在進行溫度轉(zhuǎn)換時的工作電流高達 ，圖 35所示的連接電路不能保證供給足夠的電流。當總線上掛接多個 DS1820 且這些 DS1820 同時轉(zhuǎn)換溫度時，電能供應(yīng)的不足就顯得尤其嚴重。 那么能不能通過降低 R 值的辦法來獲得足夠的工作電流呢？答案是否定的。上拉電陰R 的選取不是任意的。它的取值必須保證總線上的電流不會過大以至于損壞總線上的掛接的 DS1820。 DS1820 內(nèi)部采用了漏級開路的 MOSFET（參看圖 31），必須外接上拉電陰和電源才能形成有效高電 平輸出。但是如果 R取值太小，就會使 DS1820 內(nèi)部的 MOSFET 由于 IOL最大不能超過 10mA，所以從保護單片機的方面來看 R的值也不能取得太小。另外一個原因是上拉電阻的取值太小會使總線的低電平變高，以至于混淆高低電平?；谝陨显?，DS1820 要求上拉電陰 R最小值為了 5KΩ。在 R取 ，圖 35所示總線上的電流最大值也只有 ，只能為 3 個 DS1820 提供足夠的電能。可見，當總線上需要掛接超過 3個 DS1820 時，圖 35所示的電路不可行。 寄生電源另外一個缺陷是總線的最大扇出小。 1Wire總線的最大扇出是指這條總線上能夠驅(qū)動的最大數(shù)量的 1Wire 器件。以圖 36 所示電路來討論，最大扇出的數(shù)值取決于上拉電阻的阻值和總線上每個 DS1820 處于接收發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)時的工作電流?？偩€上的器件越多，上拉電阻壓降就越大。當上拉電阻消耗了足夠的壓降以至于總線上的電壓不足 時，就會使寄生電源工作方式失效，因為 是寄生電源充電的最低電壓。由些我們可以計算圖 35 的最大扇出為：（ ） /5K/15μ A=29 個。 15μ A 是 DS1820 在接收發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)時可能消耗的最大電流。 綜上所述，考慮到糧庫 現(xiàn)場可以提供直流電源，所以采用外接 VDD 引腳供電方式。 DS1820 的時序配合 一線器件的數(shù)據(jù)和命令都通過一條線來串行按位傳輸。每個字節(jié)傳輸?shù)恼_性建立在每一位傳輸正確的基礎(chǔ)上。正確識別有效數(shù)據(jù)位和噪聲是通信線路必備的功能。 DS1820有非常嚴格的時序，時序主要規(guī)定了傳輸和接收每一位數(shù)據(jù)的格式。只有滿足該時序