【文章內(nèi)容簡介】 7 如 下圖，使用外部電源，可以減少程序復(fù)雜程度。 DS18B20 特性： ?? 獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口進(jìn)行通訊 ?? 簡單的多點(diǎn)分布應(yīng)用 ?? 無需外部器件 ?? 可通過數(shù)據(jù)線供電 ?? 零待機(jī)功耗 ?? 測溫范圍 55~+125℃ ?? 溫度以 12 位數(shù)字量讀出 ?? 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間 750ms（ 12 位） ?? 用戶可定義的非易失性溫度警報(bào)設(shè)置 ?? 報(bào)警搜索命令識(shí)別并超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件 ?? 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計(jì)或任何熱感測系統(tǒng) DS18B20 原理 DS18B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，管腳排列如圖 32 所示。圖中GND 為地， DQ 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（即單線總線），該腳為漏極開路輸出，常態(tài)下呈高電平， Vcc 是外部 +5V 電源端，不用時(shí)應(yīng)接地， NC 為空腳。 8 圖 32 DS18B20的外部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部主要包括寄生電源、溫度傳感器、 64 位激光 ROM 單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含便箋式 RAM），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的 TH 和TL 解發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、 8 位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）發(fā)生器等七部分，內(nèi) 部結(jié)構(gòu)如圖 33。 圖 33 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 寄生電源由二極管 VD VD2 和寄生電容 C 組成，電源檢測電路用于判定供電方式，寄生電源供電時(shí)， VDD 端接地，器件從單線總線上獲取電源，在 DQ 線呈低電平時(shí)，改由C上的電壓 Vc 繼續(xù)向器件供電。該寄生電源有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，檢測遠(yuǎn)程溫度時(shí)無需本 9 地電源；第二，缺少正常電源時(shí)也能讀 ROM。若采用外部電源 VDD，則通過 VD2 向器件供電。 光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，如圖 34所示。 圖 34 64 位 ROM 的結(jié)構(gòu) 開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè)DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。主機(jī)操作ROM 的命令有五種，如表 31 所示。 表 31 DS18B20的 ROM命令 指令 說明 讀 ROM（ 33H） 讀 DS1820的序列號(hào) 匹配 ROM（ 55H） 繼讀完 64位序列號(hào)的一個(gè)命令，用于多個(gè) DS1820時(shí)定位 跳過 ROM（ CCH） 此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作將針對(duì)在線的所有 DS1820 搜 ROM（ F0H） 識(shí)別總線上各器件的編碼，為操作各器件作好準(zhǔn)備 報(bào)警搜索（ ECH） 僅溫度越限的器件對(duì)此命令作出響應(yīng) DS18B20 測量溫度時(shí)使用特有的溫度測量技術(shù)。其內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào) f0，高溫度系數(shù)振蕩器則將被 測溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào) f。當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20 對(duì) f0 計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門開通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對(duì)頻率的非線性予以被償。測量結(jié)果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應(yīng)為 9 位（符號(hào)點(diǎn) 1 位），但因符號(hào)位擴(kuò)展成高 8 位，故以 16 位被碼形式讀出，表 32 給出了溫度和數(shù)字量的關(guān)系。 10 表 32 DS18B20 溫度數(shù)字對(duì)應(yīng)關(guān)系表 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 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(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低 8位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高 8 位，第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是 TH、 TL 的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新，第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算，第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)，如表 33 所示。 表 33 DS18B20暫存器分布 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度最低數(shù)字位 0 溫度最高數(shù)字位 1 高溫限制 2 低溫限制 3 保留 4 保留 5 計(jì)數(shù)剩余值 6 每度計(jì)數(shù)值 7 CRC校驗(yàn) 8 該字節(jié)各位的意義為 TM R1 R0 1 1 1 1 1 ，低五位一直都是 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(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不用改動(dòng)， R1和 R0 用來設(shè)置分辨率， DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位，分辨率設(shè)置如表 34所示。 11 表 34 分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9位 0 1 10位 1 0 11位 375ms 1 1 12位 750ms 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)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(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)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(hào)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(hào)表示復(fù)位成功。 ROM 命令令和暫存器的命令如表 31和表 35。 表 35 DS18B20暫存器的命令 指令 說明 溫度轉(zhuǎn)換（ 44H） 啟動(dòng)在線 DS1820做溫度 A/D轉(zhuǎn)換 讀數(shù)據(jù)（ BEH） 從高速暫存器讀 9bits溫度值和 CRC值 寫數(shù)據(jù)（ 4EH） 將數(shù)據(jù)寫入高速暫存器的第 2和第 3字節(jié)中 復(fù)制（ 48H） 將高速暫存器中第 2和第 3字節(jié)復(fù)制到 EERAM 讀 EERAM（ B8H） 將 EERAM內(nèi)容寫入高速暫存器中第 2和第 3字節(jié) 讀電源供電方式（ B4H） 了解 DS1820的供電方式 DS18B20 電路連接 由于 DS18B20 工作在單總線方式，其硬件接口非常簡單，僅需利用系統(tǒng)的一條 I/ O線與 DS18B20 的數(shù) 據(jù)總線相連即可，如圖 35 所示。 圖 35 DS18B20電路 液晶顯示模塊 HS1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其引腳如表 36 所示，其中 VSS 為地電源， VDD 接5V 正電源， V0 為液晶顯示模塊對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì) 12 比度最高，可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。 RW 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作，當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW為高電平時(shí)可以讀 忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 E端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 LEDA 和 LEDK 為背光電源，LEDA 接 5V正電源， LEDK 接 GND。 D0~D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 表 36 接口信號(hào)說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào) 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀 /寫選擇端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號(hào) 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負(fù)極 用 HS1602 液晶顯示模塊顯示字符或字符串之前必須對(duì)其進(jìn)行初始化， HS1602 液晶顯示模塊的初始化流程如下： ?? 初始化過程（復(fù)位過程） ?? 延時(shí) 15ms ?? 寫指令 38H（不檢測忙信號(hào)） ?? 延時(shí) 5ms ?? 寫指令 38H（不檢測忙信號(hào) ） ?? 延時(shí) 5ms ?? 寫指令 38H（不檢測忙信號(hào)） ?? （以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)之前均需檢測忙信號(hào)） ?? 寫指令 38H：顯示模式設(shè)置 ?? 寫指令 38H：顯示關(guān)閉 ?? 寫指令 01H：顯示清屏 ?? 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 ?? 寫指令 0CH：顯示開關(guān)及光標(biāo)位置 13 HS1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了 128 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表 37所示。 表 37 CGROM 中的字符代碼與圖形對(duì)應(yīng)關(guān)系 高低 0000 0010 0011 0100 0101 0110 0111 0000 CGRAM 0 @ P \ p 0001 ！ 1 A Q a q 0010 ” 2 B R b r 0011 3 C S c s 0100 $ 4 D T d t 0101 % 5 E U e u 0110 amp。 6 F V f v 0111 ’ 7 G W g w 1000 ( 8 H X h x 1001 ) 9 I Y i y 1010 * : J Z j z 1011 + 。 K [ k { 1100 , L 165。 l | 1101 = M ] m } 1110 . N ^ n → 1111 / ? O _ o ← HS1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11條控制指令，如表 38所示。它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。 表 38 HS1602液晶模塊內(nèi)部的控制器控制指令 指令 指令碼 說明 RS R/W D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 清顯示 ,光標(biāo)回位 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * ADD=0時(shí) ,回原位 輸入方式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 決定是否移動(dòng)以及移動(dòng)方向 顯示開關(guān) 0 0 0 0 0 0 1 D C B D顯示 ,C光標(biāo) ,B光標(biāo)閃爍 移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 移動(dòng)光標(biāo)及整體顯示 功能設(shè)置 0 0 0 0 1 DL N F * * DL數(shù)據(jù)位數(shù) ,L行數(shù) ,F字體 CGRAM地址設(shè)置 0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 設(shè)置 CGRAM的地址 DDRAM地址設(shè)置 0 0 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 設(shè)置 DDRAM的地址 忙標(biāo)志 /讀地址計(jì)數(shù)器 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 讀出忙標(biāo)志位 (BF)及 AC值 CGRAM/DDRAM數(shù)據(jù)寫 1 0 寫數(shù)據(jù) 將內(nèi)容寫入 RAM中 CGRAM/DDRAM數(shù)據(jù)讀 1 1 讀數(shù)據(jù) 將內(nèi)容從 RAM中讀出 14 HS1602 液晶顯示模塊可以和單片機(jī) AT89C51 直接接口，電路如圖 36所示。 圖 36 AT89S52和 HS1602液晶模塊連接電路 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表 39 是 HS1602 的內(nèi)部顯示地址。即第 1 行的顯示地址應(yīng)為 80H+顯示位置，第 2 行的顯示地址應(yīng)為 C0H+顯示位置 。 表 39 HS1602的內(nèi)部顯示地址 顯示位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 第 1行 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 8A 8B 8C 8D 8E 8F 第 2行 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA CB CC CD CE CF 存儲(chǔ)模塊 AT24C08 結(jié)構(gòu) 本方案利用 AT24C08 芯片進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)溫度測量存儲(chǔ)與再現(xiàn)。 AT24C08 是 ATMEL公司生產(chǎn)的串行 EEPROM（ 8K， 1024 8），直接通過 I2C 總線的 SDA 中的器件地址碼變更來變換讀寫功能，當(dāng)從串行時(shí)鐘線 SCL 輸入正邊緣時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)進(jìn)入每一個(gè)EEPROM 器件，在負(fù)邊緣時(shí)數(shù)據(jù)從每個(gè)器件中輸出 ，串行數(shù)據(jù)線 SDA 雙向輸送時(shí)，該腳用漏極開路驅(qū)動(dòng)， 3腳作器件地址輸入。其外部引腳及引腳功能如圖 37 所示。 15 圖 37 AT24C08外部引腳及引腳功能 AT24C08 內(nèi)部主要由 EEPROM