【文章內(nèi)容簡介】 正負(fù) 攝氏度。 （ 6）、零待機(jī)功耗。 （ 7）、可編程的分辨率為 9~12 位，對應(yīng)的 可分辨溫度分別為 攝氏度、 攝氏度、 攝氏度和 攝氏度，可實現(xiàn)高精度測溫。 （ 8）、在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12位分辨率時最多 ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 （ 9）、用戶可定義報警設(shè)置。 （ 10）、報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程度限定溫度（溫度報警條件）的 器件 。 （ 11）、測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。 （ 12）、負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 引腳及功能介紹 DS18B20 可以程序設(shè)定 9~12 位的分辨率，精度為 177。176。C。可選更小的封裝方式， 更寬的電壓適用范圍 。 溫度傳感器 DS18B20 的管腳排列、封裝形式如圖所示 8 7 6 51 2 3 4NC NCNC NC VDDDS18B20NC GNDDQ 8 引腳封裝 TO－ 92 封裝 圖 溫度傳 感器 NC（引腳 1/26/7/8） ：空引腳，懸空不使用。 GND（引腳 5）：地信號。 12 DQ（引腳 4）：數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳；開漏單總線接口引腳；當(dāng)被用在寄生電源下，也可以向器件提供電源；常態(tài)下高電平。 VDD(引腳 3)：可選擇的 VDD 引腳；電源電壓范圍 3~；當(dāng)工作于寄生電源是，此引腳必須接地。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例 ， 用 16 位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB形式表達(dá)，其中 S 為符號位。 這 時 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 DS18B20 的 兩個 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)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)值乘于 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 再乘于 即可得到實際溫度。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。 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)。 該字節(jié)各位的意義如下： 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，如表 1 所示：（ DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位） DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時間表 13 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉(zhuǎn)向時間 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 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)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 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。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 測溫原理 DS18B20 測溫原理 ，其低溫度系數(shù)晶振 振蕩頻率受溫度的影響很小 ， 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)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2 脈沖輸入， 內(nèi) 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)生的時鐘脈沖后進(jìn)行計數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。計數(shù)門 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攝氏度多對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1 和 endure 寄存器中，減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55 攝氏度多對應(yīng)的一個基數(shù)值。 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(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)置值減到 0 時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)64 位ROM和 單 線 接 口 存儲器與控制邏輯 高 速 緩 存 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 14 生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性其輸 出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是 DS18B20 的測溫原理。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有嚴(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：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)。 在正常測溫情況下， DS18B20 的測溫分辨率為 攝氏度，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測量結(jié)果：首先用 DS18B20 提供的讀暫存器指令（ BEH）讀 出以 攝氏度為分辨率的溫度測量結(jié)果，然后切去測量結(jié)果中的最低有效位（ LSB），得到所測實際溫度的整數(shù)部分 Tz，然后再用 BEH 指令取計數(shù)器 1 的技計數(shù)剩余值 Cs 和每度計數(shù)值 CD?？紤]到 DS18B20 測量溫度的整數(shù)部分以 攝氏度、 攝氏度為進(jìn)位界限的關(guān)系，實際溫度 Ts 可用下式計算：Ts=( 攝氏度 )+（ CDCs） /CD DS18B20 使用中的注意事項 DS18B20 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）、 DS18B20 從測溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的 轉(zhuǎn)換時間，這是必須保證的，不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤的現(xiàn)象，使溫度輸出 顯示 85. （ 2）、在實際使用中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)使電源電壓保持 5V 左右，若電源電壓過低，會使所測的溫度精度降低。 （ 3）、較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜進(jìn)行補償，由于 DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS18B20 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。 （ 4）、在 DS18B20 的有關(guān)資料中均提及單總線所掛 DS18B20 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個 DS18B20，在實際應(yīng)用中并非如此，當(dāng)單總線上所掛 DS18B20 超過 8 個時，就需 解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進(jìn)行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計是要加以注意。 （ 5）、在 DS18B20 測溫程序設(shè)計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS18B20 的返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)，這一點在進(jìn)行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。 （ 六 ）、顯示電路 15 電路采用 LED 液晶顯示數(shù)碼管，采用 P3 口 RXD,TXD 串口輸出段碼。顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點就是使用口資源比較少，只用 P3 口的 RXD，和 TXD，串口的發(fā)送和接收，四只數(shù)碼管采用 74HC164 寄存器驅(qū)動，顯示比較清晰。 采用技術(shù)成熟的 74HCl64 實現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換。 LED 顯示分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。這里采用靜態(tài)顯示，系統(tǒng)通過單片機(jī)的串行口來實現(xiàn)靜態(tài)顯示。串行口為方式零狀態(tài)，即工作在移位寄存器方式，波特率為振蕩頻率的 1/12。當(dāng)器件執(zhí)行任何一條將 SBUF 作為目的寄存器的命令時，數(shù)據(jù)便開始從 RXD 端發(fā)送。在寫信號有效時，相隔一個機(jī)器周期后發(fā)送控制端 SEND 有效，即允許 RXD 發(fā)送數(shù)據(jù)，同時允許從 TXD 端輸出移位脈沖。 （ 七 ）、 電源電路 由于該系 統(tǒng)需要穩(wěn)定的 5V 電源，因此設(shè)計時必須采用能滿足電壓、電流和穩(wěn)定性要求的電源。該電源采用三端集成穩(wěn)壓器LM7805。它僅有輸入端、輸出端及公共端 3 個引腳，其內(nèi)部設(shè)有過流保護(hù)、過熱保護(hù)及調(diào)整管安全保護(hù) 電路．由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作為穩(wěn)壓電源。 電源電路連接圖 （八）、 復(fù)位信號及外部復(fù)位電路 單片機(jī)的 MAX813看門狗電路中喂狗信號的輸入端，即單片機(jī)每執(zhí)行一次程序就設(shè)置一次喂狗信號，清零看門狗器件。若程序出現(xiàn)異常，單片機(jī)引腳 RST 將出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平，使其復(fù)位。該復(fù)位 信號高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24 個振蕩脈沖周期即兩個機(jī)器周期以上。若使用頻率為 12MHz 的晶體振蕩器，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 2μs 才完成復(fù)位操作。 （九）、單片機(jī)與報警電路 470uF1KVin VoutGNDLM7805D3GND+12V VCC 16