【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20的兩個(gè) 8比特的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 ；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 。 例如＋ ℃的數(shù)字輸出為 0191H，－ ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH。 表 24 DS18B20溫度值格式表 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LS Byte 23 22 21 20 2 1? 2 2? 2 3? 24? bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 第三章 芯片功能簡(jiǎn)介 9 MS Byte S S S S S 26 25 24 （ 2） 高低溫報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL 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 EEPRAM,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。 （ 3）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下 表 25 所示。 表 25:配置寄存器結(jié)構(gòu) TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是 “ 1” ， TM 是測(cè)試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)。 R1 和R0 用來(lái)設(shè)置分辨率，如下表 26 所示（ DS18B20 出 廠時(shí)被設(shè)置為 12 位） 。 （ 4）高速暫存器是一個(gè) 9字節(jié)的存儲(chǔ)器。開(kāi)始兩個(gè)字節(jié)包含被測(cè)溫度的數(shù)字量信息；第 5字節(jié)分別是 TH、 TL、配置寄存器的臨時(shí)拷貝，每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新；第 8字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9字節(jié)讀出的是前面所有 8個(gè)字節(jié)的 CRC碼，可用來(lái)保證通信正確。高速暫存器 RAM結(jié)構(gòu)圖如下表 27所示 。 表 26 溫度分辨率設(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 3. DS18B20的工作時(shí)序 DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ ROM操作指令→存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。 其工作時(shí)序 ][3 包括初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序，如圖 44 （ a）（ b）（ c）所示。 表 27 DS18B20暫存寄存器分布 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位 （ LS Byte） 0 溫度值高位 （ MS Byte） 1 高溫限值（ TH） 2 低溫限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 CRC 校驗(yàn)值 8 DS18B20等待 DS18B20Tx產(chǎn)生 15us—16us 脈沖 60240 主機(jī)復(fù)位脈沖 VCC 480usTX960us 主機(jī) Rx min480us 1Wire Bus GND 圖 24 （ a）初始化時(shí)序 主機(jī)控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機(jī)發(fā)一復(fù)位脈沖(最短為 480us 的低電平 )，接著主機(jī)釋放總線進(jìn)入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測(cè)到I/O 引腳上的上升沿之后，等待 1560us 然后發(fā)出存在脈沖 (60240us 的低電平 )。 寫(xiě)時(shí)間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫(xiě)起始信號(hào)。在 15us 之內(nèi)將所需寫(xiě)的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果采樣為高電平，就寫(xiě) 1，如果 為低電平，寫(xiě) 0 就發(fā)生。在開(kāi)始另一個(gè)寫(xiě)周期前必須有 1us以上的高電平恢復(fù)期。 讀時(shí)間片 :主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1us 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號(hào)。主機(jī)在讀時(shí)間片下降沿之后 15us 內(nèi)完成讀位。每個(gè)讀周期最短的持續(xù)期為 60us,各個(gè)讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。 主機(jī)寫(xiě)“ 0”時(shí)隙 主機(jī)寫(xiě)“ 1”時(shí)隙 VCC 60usTX120us 1ustxcc∞ 1Wire Bus GND DS18B20 采樣 1us DS18B20 采樣 15us MIN TYP MAX MIN TYP MAX 15us 30us 15us 15us 30us 圖 24（ b）寫(xiě)時(shí)序 VCC 主機(jī)讀“ 0”時(shí)隙 主機(jī)讀“ 1”時(shí)隙 1Wire Bus GND 主機(jī)采樣 1us 15us 15us 30us 主機(jī)采樣 15us 圖 24（ c）讀時(shí)序 4. DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) 圖 25 以 MCS－ 51 系列單片機(jī)為例，畫(huà)出了 DS18B20 與 微處理器的典型連接 ]4[ 。圖 25（ a）中 DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 端均接地，圖 25（ b）中 DS18B20 采用外接電源方式，其 VDD 端用 3V～ 電源供電。 第三章 芯片功能簡(jiǎn)介 11 (a) 寄生電源工作方式 (b) 外接電源工作方式 圖 25 電源工作方式圖 5． DS18B20的各個(gè) ROM命令 （ 1） Read ROM [33H] 這個(gè)命令允許總線控制器讀到 DS18B20的 8位系列編碼，惟一的序列號(hào)的 8位CRC碼。只有在總線上存 在單只 DS18B20的時(shí)候才能用這個(gè)命令。如果總線上有不止一個(gè)從機(jī)，當(dāng)所有從機(jī)試圖同時(shí)傳送信號(hào)時(shí)就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開(kāi)路連在一起形成“與”的效果）。 （ 2） Match ROM [55H] 這是個(gè)匹配 ROM命令，后跟 64位 ROM序列，讓總線控制器在多點(diǎn)總線上定位一只特定的 DS18B20。只有和 64位 ROM序列完全匹配的 DS18B20才能響應(yīng)隨后的存儲(chǔ)器操作。所有和 64位 ROM序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖。這條命令在總線上有單個(gè)或多個(gè)器件時(shí)都可以使用。 （ 3） Skip ROM [0CCH] 這個(gè)命令允許總線控 制器不用提供 64位 ROM編碼就使用存儲(chǔ)器操作命令，在單點(diǎn)總線情況下，可以節(jié)省時(shí)間。如果總線上不止一個(gè)從機(jī)，在命令之后緊跟著發(fā)一條讀命令，由于多個(gè)從機(jī)同時(shí)傳信號(hào)?？偩€上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開(kāi)路連在一起形成“與”的效果）。 （ 4） Search ROM [0F0H] 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，總線控制器并不知道單線總線上有多少個(gè)器件或它們的 64位 ROM編碼。搜索 ROM命令允許總線控制器用排除法識(shí)別總線上的所有從機(jī)的 64位編碼。 （ 5） Alarm Search [0ECH] 這條命令的流程和 Search ROM相同。然而，只 有在最近一次測(cè)溫后遇到符合報(bào)警條件的情況， DS18B20才會(huì)響應(yīng)這條命令。報(bào)警條件定義為溫度高于 TH或低于 TL。只要 DS18B20不掉電，報(bào)警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測(cè)得的溫度值達(dá)不到報(bào)警條件。 （ 6） Write Scratchpad[4EH] 這個(gè)命令向 DS18B20的暫存器 TH和 TL中寫(xiě)入數(shù)據(jù)。可以在任何時(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令來(lái)中止寫(xiě)入。 （ 7） Read Scratchpad[0BEH] 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 這個(gè)命令讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從第 1字節(jié)開(kāi)始，一直進(jìn)行下去，直到第 9（ CRC）字節(jié)讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時(shí) 刻發(fā)出復(fù)位命令來(lái)中止讀取。 （ 8） Copy Scratchpad[48H] 這個(gè)命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 DS18B20的 E2 ROM存儲(chǔ)器里，即把溫度報(bào)警觸發(fā)器字節(jié)存入非易失性存儲(chǔ)器里。如果控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時(shí)間隙，而 DS18B20又忙于把暫存器拷貝到 E存儲(chǔ)器， DS18B20就會(huì)輸出一個(gè) 0，如果拷貝結(jié)束的話， DS18B20輸出 1。如果使用寄生電源，總線控制器必須在這條命令后立即啟動(dòng)強(qiáng)上拉，并最少保持 10ms。 （ 9） Convert T[44H] 這個(gè)命令啟動(dòng)一次溫 度轉(zhuǎn)換而無(wú)需其他數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行，而后DS18B20保持等待狀態(tài)。如果控制器在這條命令之后跟著發(fā)出時(shí)間隙，而 DS18B20有忙于做時(shí)間轉(zhuǎn)換的話， DS18B20將在總線上輸出一個(gè) 0，若溫度轉(zhuǎn)換完，則輸出 1。如果使用寄生電源，總線控制器必須在發(fā)出這條命令后立即啟動(dòng)強(qiáng)上拉，并最少保持 500ms以上時(shí)間。 （ 10） Read E2 [0B8H] 這條命令把 觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。這種拷貝操作在 DS18B20上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，這樣一上電暫存器里馬上存在有效的數(shù)據(jù)了。若在這條命 令之后發(fā)出讀數(shù)據(jù)隙，器件會(huì)輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識(shí)： 0為忙， 1為完成。 （ 11） Read Power Supply[0B4H] 若把這條命令發(fā)給 DS18B20后發(fā)出讀時(shí)間隙，器件會(huì)返回它的電源模式： 0為寄生電源， 1為外部電源。 第四章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 13 第四章 .系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 主控制電路和測(cè)溫控制電路原理圖 主控制電路由 AT89C52 及外圍元件構(gòu)成，測(cè)溫電路由 DS18B 預(yù)置數(shù)電路和報(bào)警電路組成。 AT89C52 是此硬件電路設(shè)計(jì)的核心，通過(guò) AT89C52 的管腳 與 DS18B20 相連，控制溫度的讀出和顯示。預(yù)置數(shù)電路由兩個(gè)按 鍵和兩個(gè)數(shù)碼管組成，兩個(gè)按鍵分別與 AT89C52 的管腳 和 相連。報(bào)警電路很簡(jiǎn)單，只有一個(gè)發(fā)光二極管，與 AT89C52 的 管腳相連，若實(shí)際測(cè)量的溫度值大于預(yù)置溫度值，則發(fā)光二極管亮，即為報(bào)警標(biāo)志。硬件電路的功能都是與軟件編程相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的。具體電路原理圖如下圖 31 所示。 圖 31主控制電路和測(cè)溫控制電路原理圖 驅(qū)動(dòng)電路模塊原理圖 驅(qū)動(dòng)電路由 ULN2803A 組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) P20P27 與單片機(jī)相連，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) C0C7 與顯示電路數(shù)碼管相連，實(shí)現(xiàn)位控制功能。具體電路如下圖 22所示。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 圖 32 驅(qū)動(dòng)電路原理圖 圖 33 顯示電路原理圖 顯示模塊原理圖 采用動(dòng)態(tài)顯示方案， 設(shè)計(jì)中使用八個(gè)共陰極數(shù)碼管作為顯示載體，通過(guò)八路并口傳輸，共使用了十六個(gè) I/O口。顯示時(shí)采用循環(huán)移位法，即八位數(shù)碼管依次循環(huán)點(diǎn)亮，利用人眼睛的視覺(jué)暫留效果達(dá)到連續(xù)顯示，主程序每運(yùn)行一遍便調(diào)用一次顯示子程序，將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。 顯示電路由八位共陰極的數(shù)碼管組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) A、 B、 C、 D、 E、 F、G、 DP等與 AT89C52的 P1口相連，由八個(gè) 136歐的電阻驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)段