【文章內(nèi)容簡介】 000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0X000000B TMOD 00H （ 2）復(fù)位信號及其產(chǎn)生 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24個振蕩周期 (即二個機器周期 )以上。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 4us 才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù) 位信號的電路邏輯如圖 所示： 圖 復(fù)位信號的電路邏輯圖 整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。 復(fù)位操作有上電自動復(fù)位 和 按鍵手動復(fù)位兩種方式。 上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖 （ a）所示。這佯，只要電源 Vcc 的上升時間不超過 1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 按鍵手動復(fù)位有電 平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖 （ b） 所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用 RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的，其電路如圖 （ c）所示： 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 12 （ a）上電復(fù)位 （ b）按鍵電平復(fù)位 （ c）按鍵脈沖復(fù)位 圖 復(fù)位電路 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于 2個機器周期。 DS18B20 芯片簡介 芯片簡介 （ 1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： V～ ，在寄生電源方 式下可由數(shù)據(jù)線供電 。 （ 2） 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 。 （ 3） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。 （ 4） 測 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10℃ ～ +85℃ 時精度為 177?！?。 （ 5） 可編程的分辨率為 9～ 12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 。 （ 6） 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 （ 7） 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 。 （ 8） 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 [5]。 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 13 DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，主要由 4 部分組成： 64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。 DS18B20 外形及管腳排列如圖 和表 33 所示。 I/O C VDD 圖 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 DS18B20 的管腳排列 64 位ROM和單線接 口 高速緩存 存儲器 存儲器和控制器 8 位 CRC 生成器 溫度傳感器 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 配置寄存器 電源檢測 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 14 表 33 DS18B20 引腳定義： 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。當(dāng)工作于寄生電源時，此 引腳必須接地。 （ 1） 64 位 ROM 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，每個 DS18B20 的 64 位序列號均不相同。 64 位 ROM 的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8＋ X5 ＋ X4 ＋ 1 ）。 ROM 的 作 用 是 使 每 一 個 DS18B20 都 各 不 相 同 ， 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。 DS18B20 溫度值格式表 44如下所示。 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，他可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個 DS18B20 的 64 位序列號均不相同。 64 位 ROM 的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8＋ X5＋ X4＋ 1）。 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 中溫度傳感器完成對溫度的側(cè) 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。 DS18B20 溫度值格式表 34 如下所示。 這是 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＋ ℃的數(shù)字輸出為 0191H，－℃的數(shù)字輸出為 FF6FH。 表 34 DS18B20 溫度值格式表 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 （ 2） 高低溫報警觸發(fā)器 TH和 TL 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 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 35所示。 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 15 表 35 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，如下表 36 所示（ DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位） 。 表 36 溫度分辨率設(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 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms （ 4）高速暫存器 高速暫存器是一個 9 字節(jié)的存儲器。開始兩個字節(jié)包含被測溫度的數(shù)字量信息；第 5字節(jié)分別是 TH、 TL、配置寄存器的臨時拷貝，每一次上電復(fù)位時被刷新；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 個字節(jié)的 CRC碼，可用來保證通信正確。高速暫存器 RAM 結(jié)構(gòu)圖如下表 37所示 。 表 37 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 CRC 校驗值 8 DS18B20 的工作時序 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ ROM 操作指令→存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序，如圖 （ a）（ b）（ c）所示。 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 16 DS18B20 等待 DS18B20Tx 產(chǎn)生 15us— 16us 脈沖 60240 主機復(fù)位脈沖 VCC 480usTX960us 主機 Rx min480us 1Wire Bus GND 圖 （ a）初始化時序 主機寫“ 0”時隙 主機寫“ 1”時隙 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 （ b）寫時序 VCC 主機讀“ 0”時隙 主機讀“ 1”時隙 1Wire Bus GND 主機采樣 1us 15us 15us 30us 主機采樣 15us 圖 （ c）讀時序 主機控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機發(fā)一復(fù)位脈沖 (最短為 480us 的低電平 )，接著主機釋放總線進入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測到 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 )。 寫時間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。在 15us 之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對數(shù)據(jù)線進行采樣，如果采樣為高電平，就寫 1，如果為低電平，寫 0 就發(fā)生。在開始另一個寫周期前必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。 讀時間片 :主機將數(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。主機在讀時間片下降沿之后 15us 內(nèi)完成讀位。每個讀周期最短的持續(xù)期為 60us,各個讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 17 DS18B20 與單片機的典型接口設(shè)計 圖 以 MCS－ 51 系列單片機為例，畫出了 DS18B20 與微處理器的典型連接。圖 （ a）中 DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 端均 接地，圖 （ b）中 DS18B20 采用外接電源方式，其 VDD 端用 3V～ 電源供電 [6]。 (a) 寄生電源工作方式 (b) 外接電源工作方式 圖 電源工作方式圖 DS18B20 的各個 ROM命令 （ 1） Read ROM [33H] 這個命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 8 位系列編碼，惟一的序列號的 8 位CRC 碼。只有在總線上存在單只 DS18B20 的時候才能用這個命令。如果總線上有不止一個從機，當(dāng)所有從機試圖同時傳送信號時就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極 開路連在一起形成“與”的效果）。 （ 2） Match ROM [55H] 這是個匹配 ROM 命令，后跟 64 位 ROM 序列，讓總線控制器在多點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)隨后的存儲器操作。所有和 64位 ROM 序列不匹配的從機都將等待復(fù)位脈沖。這條命令在總線上有單個或多個器件時都可以使用。 （ 3） Skip ROM [0CCH] 這個命令允許總線控制器不用提供 64 位 ROM 編碼就使用存儲器操作命令，在單點總線情況下，可以節(jié)省時間。如果總線上不止一個從機，在命令之后緊 跟著發(fā)一條讀命令，由于多個從機同時傳信號?？偩€上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。