【文章內(nèi)容簡介】 B20 進(jìn)行溫度測量，測量的 方法不同，溫度采集不同。 溫度采集芯片簡介 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 AT9S52溫度控制設(shè)計(jì) 8 DS1820 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。 信息經(jīng)過單線接口送入 DS1820 或從 DS1820 送出，因此從中央處理器到 DS1820 僅需連接一條線 (和地 )。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè) DS1820 有唯一的系列號，因此多個(gè) DS1820 可以存在于同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用范 圍包括 HVAC 環(huán)境控制，建筑物、設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測，以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。 (1) DS18B20 特性 ? 獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊 ； ? 無需外部器件 ； ? 零待機(jī)功耗 ； ? 測溫范圍 55℃～ +1250℃，以 0. 5℃遞增。華氏溫度范圍 67℉至 257℉， 以 ℉遞增 ； ? 溫度以 9 位數(shù)字量讀出 ； ? 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間 200ms(典型值 )； ? 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 ； ? 報(bào)警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度 (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) ； (2) DS18B20 引腳結(jié)構(gòu)及說明 DS18B20 引腳結(jié)構(gòu)如圖 所示 圖 引腳結(jié)構(gòu) 引腳說明： GND：接地 。 DQ ：數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳。 BOTTOM VIEW GND DQ VDD 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 AT9S52溫度控制設(shè)計(jì) 9 VDD：外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 DS1820 通過一個(gè)單線接口發(fā)送或接收信息，因此在中央微處理器和DS1820 之間僅需一條連接線（加上地線）。用于讀寫和溫度轉(zhuǎn)換的電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，無需外部電源。 因?yàn)槊總€(gè) DS1820 都有一個(gè)獨(dú)特的片序列號 ，所以多只 DS1820 可以同時(shí)連在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方。這一特性在 HVAC 環(huán)境控制、探測建筑物、儀器或機(jī)器的溫度以及過程監(jiān)測和控制等方面非常有用。 工作原理 (1) 測溫原理 測溫原理 如圖 所示 。 斜 坡 累 加 器預(yù) 置 比 較低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器 計(jì) 數(shù) 器 預(yù) 置= 0溫 度 存 儲(chǔ) 器高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器計(jì) 數(shù) 器= 0停 止增 加LSB置位/清零圖 測溫原理 (2) DSl820 工作過程及時(shí)序 初始化 ： 初始化 RoM 操作命令存儲(chǔ)器操作命令處理數(shù)據(jù)單總線上的所有處理均從初始化開始 。總線主機(jī)檢測到 DSl820 的存在便可以發(fā)出 ROM 操作命 令之一這些命令如下： ROM 操作品令 指令 名稱 代碼 功能 讀 ROM 33H 在口線上接一個(gè)器件時(shí)讀其 ROM 碼 匹配 ROM 55H 找出某個(gè)指定 ROM 碼的器件 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 AT9S52溫度控制設(shè)計(jì) 10 跳過 ROM CCH 對口線上所有器件的操作 搜索 ROM F0H 口線上有多個(gè)器件時(shí)，找出每個(gè)器件 ROM 碼 告警搜索 ECH 找出各器件是否超限 存儲(chǔ)器操作命令 指令名稱 代碼 功能 寫暫存存儲(chǔ)器 4EH 主機(jī)向存儲(chǔ)器中 TH、 TL 和配置寄存器寫數(shù)據(jù) 讀暫存存儲(chǔ)器 BEH 主機(jī)連續(xù)讀 0～ 8 存儲(chǔ)器中內(nèi)容 復(fù)制暫存存儲(chǔ)器 48H 復(fù)制 TH、 TL 和配置寄存器內(nèi)容到 EEPROM中 溫度變換 44H 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 重新調(diào)出 B8H 從 EEPROM 中調(diào)出 TH、 TL 和配置寄存器數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器中 讀電源 B4H 器件向主機(jī)發(fā)送它的供電方式 時(shí)序 主機(jī)使用時(shí)間隙來讀寫 DSl820 的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位 。 ? 初始化 初始化 時(shí)序見圖 主機(jī)總線 to 時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖 (最短為 480us 的低電平信號 )接著在 tl 時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài) DSl820 在檢測到總線的上升沿之后等待 1560us 接著 DS1820 在 t2 時(shí)刻發(fā)出存在脈沖 (低電平持續(xù) 60240 us)如圖中虛線所示 t 1 t 2 t 3 t 4t 04 0 0 181。 s ～ 9 6 0 181。 s6 0 181。 s ～ 2 4 0 0 181。 s1 5 181。 s ～ 6 0 181。 s4 8 0 181。 s 圖 初始化時(shí)序圖 ? 寫時(shí)間隙 當(dāng)主機(jī)總線 t o 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)就產(chǎn)生寫時(shí)間隙見圖 圖 從 to 時(shí)刻開始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上 DSl820 在 t0 后 1560us 間對總線采樣若低電平寫入的位是 0 見圖 ,若高電平寫入的位是 1,見圖 ,南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 AT9S52溫度控制設(shè)計(jì) 11 連續(xù)寫 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。 6 0 181。 s1 5 181。 s 1 181。 s 6 0 181。 s1 5 181。 s4 5 181。 s 1 181。 s1 5 181。 s ～6 0 181。 st 0t 1t 0t 1 圖 寫 0 時(shí)序 圖 寫 1 時(shí)序 ? 讀時(shí)間隙 見圖 主機(jī)總線 t0 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)總線只須保持低電平 l7us 之后在 t1 時(shí)刻將總線拉高產(chǎn)生讀時(shí)間隙 ,讀時(shí)間隙在 t1時(shí)刻后 t2 時(shí)刻前有效 t2 距 t0為 15us 也就是說 t2 時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位并在 t0 后的 60us120us 內(nèi)釋放總線。讀位子程序 (讀得的位到 C 中 ) t 0 t 1 t 2 t 3 6 0 181。 s1 5 181。 s 1 181。 s主 機(jī) 起 作 用D S 1 8 B 2 0 起 作 用上 拉 電 阻 起 作 用圖 讀時(shí)序 溫度采集 電路 DS18B20 工作可采用兩種供電方式，外接供電電源供電和寄生電源供電。當(dāng) DS18B20 處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度 A /D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)上拉 。 (1)采用寄生電源供電 采用寄生電源供電，如圖 所示。 口接單線總線，為保證在有效 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET管和 AT89S52 的 來完成對總線的上拉。采用寄生 電源 供 電方式 圖 寄生電源供電 P 2 . 0DS 18 B 20 DS 18 B 20+ 5 V+ 5 V4 . 7 k VDDGNDGNDVDD南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 AT9S52溫度控制設(shè)計(jì) 12 時(shí) VDD 和 CND 端 均接地。 由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是二態(tài)的。 (2)采用外部電源供電的方式 采用寄生電源供電，外部電源部連接到 VDD，引腳如圖 所示。 D S 1 8 B 2 04 . 7 k G N DV D D+ 5 V總 線P 2 . 0 圖 外部電源供電 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)通過 AT24C02 存儲(chǔ)溫度信息， AT24C02 內(nèi)部存儲(chǔ)地址 0x00 和 0x01分別存儲(chǔ)溫度上下限數(shù)據(jù)信息 。溫度上下限數(shù)據(jù)可通過外部按鍵進(jìn)行修改，并通過數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式如表 21 所示 。 表 21 數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)格式 地址 0x00 0x01 0x02 0x03 ? 0xFF 數(shù)據(jù) 溫度上限 溫度下限 ? ? ? ? 存儲(chǔ)芯片簡介 CAT24WC02 是一個(gè) 2K 位串行 CMOS E178。PROM 內(nèi)部含有 256 個(gè) 8 位字節(jié)CATALYST公司的先進(jìn) CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗 ,CAT24WC02有一個(gè) 16 字節(jié)頁寫緩沖器該器件通過 C 總線接口進(jìn)行操作有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能 。 (1)特性 ? 與 400KHz I178。C 總線兼容 ； 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 AT9S52溫度控制設(shè)計(jì) 13 ? 到 伏工作電壓范圍 ； ? 寫保護(hù)功能當(dāng) WP 為高電平時(shí)進(jìn)入寫保護(hù)狀態(tài) ； ? 頁寫緩沖器 ； ? 自定時(shí)擦寫周期 ； ? 1,000,000 編程 /擦除周期 ； ? 可保存數(shù)據(jù) 100 年 。 (2) 極限參數(shù) ? 工作溫度工業(yè)級 55℃～ +125℃ ； ? 貯存溫度 65℃～ +150℃ ； ? 各管腳承受電壓 ～ +； ? Vcc 管腳承受電壓 ～ +； ? 焊接溫度 (10 秒 )300℃ ； ? 輸出短路電流 100mA。 (3) AT24C02 管腳結(jié)構(gòu) AT24C02 管腳結(jié)構(gòu)如圖 所示 。 圖 管腳結(jié)構(gòu) 管腳描述 ： SCL：串行時(shí)鐘 CAT24WC02 串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘這是一個(gè)輸入管腳 。 SDA：串行數(shù)據(jù) /地址 CAT24WC01/02/04/08/16 雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收 SDA 是一個(gè)開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或 wireOR。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 AT9S52溫度控制設(shè)計(jì) 14 A0、 A A2：器件地址輸入端 這些輸入腳用于多個(gè)器件級聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為 0。使用 24WC02 時(shí)最大可級聯(lián) 8 個(gè)器件，如果只有一個(gè) 24WC02 被總線尋址這三個(gè)地址輸入腳 A0、 A A2 可懸空或連接到 Vss。 WP：寫保護(hù) 如果 WP 管腳連接到 Vcc 所有的內(nèi)容都被寫保 護(hù)只能讀當(dāng) WP 管腳連接到Vss 或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀 /寫操作 。 Vcc： +～ 。 Vss： 接 地 。 工作原理 只有在總線非忙時(shí)才被允許進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。在數(shù)據(jù)傳送時(shí)，當(dāng)時(shí)鐘線為高電平，數(shù)據(jù)線必須為固定狀態(tài)，不允許有跳變。時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線的任何電平變化將被當(dāng)作總線的啟動(dòng)或停止條件。 啟始條件 ： 起始條件必須在所有操作命令之前發(fā)送。時(shí)鐘線保持高電平期問，數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為 I178。C 總線的啟動(dòng)信號。 CAT24C02 一直監(jiān)視 SDA 和SCL 電平信號直到條件滿足時(shí) 才響應(yīng)。 停止條件 ： 時(shí)鐘線保持高平期問，數(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作為 I178。C 總線的停止信號。操作結(jié)束時(shí)必須發(fā)送停止條件。 器件地址的約定 ： 主器件在發(fā)送啟動(dòng)命令后開始傳送，主器件發(fā)送相應(yīng)的從器件的地址 (見表22)， 8 位從器件地址的高 4 位固定為 1010。接下來的 3 位無意義。最后一位為讀寫控制位。 1” 表示對從器件進(jìn)行讀操作， 0” 表示對從器件進(jìn)行寫操作。在主器件發(fā)送啟動(dòng)命令和發(fā)送一字節(jié)從器件地址后，如果從器件地址相吻合，CAT24C02 發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號 (通過 SDA 線 )。然后 CAT24C02 再根據(jù) 讀 /寫控制位進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌? 表 22 從器件尋址 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W 時(shí)序圖 CAT24C02 工作時(shí)序包括起始 /停止時(shí)序、應(yīng)答時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 AT9S52溫度控制設(shè)計(jì) 15 S D AS C LS T A R T B I T S T O P B I T 起始 /停止時(shí)序圖 S C LD A T A I ND A O U TS T A R T129 應(yīng)答時(shí)序圖 SS D A L I