【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成的，它嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行 。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）發(fā) ROM 功能命令 ? 發(fā)存儲(chǔ)器操作命令 ? 處理數(shù)據(jù)。 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(guò)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 500us，然后釋放， DS18B20 收到信號(hào)后等待 16～ 60us 左右，后發(fā)出60～ 240us 的低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。 當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫 8 存存儲(chǔ)器的第 0 和第 1 個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃ /LSB 形式表示。 對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。 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 溫度值格式表 溫度 /℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H 3. DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 DS18B20 可以采用電源供電方式 (如圖 24)，此時(shí) DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號(hào)線， 3 腳接 +5V 電源。 圖 24 DS18B20 采用電源供電方式 9 當(dāng) DS18B20 處于寫存 儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時(shí) VDD 端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 執(zhí)行動(dòng)作模塊設(shè)計(jì)與 MOC3081的簡(jiǎn)介 當(dāng)傳感器把數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)后，單片機(jī)把信號(hào)發(fā)送給執(zhí)行動(dòng)作模塊，讓其做出相應(yīng)的開(kāi)啟關(guān)閉空調(diào)或加熱器的動(dòng)作，這個(gè)模塊部分接的是 220V 的電壓，所以還必須用到光電雙向可控硅 (moc3081)對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)隔離。其電路圖如下： 圖 25 執(zhí)行動(dòng)作模塊結(jié)構(gòu)框圖 （一） MOC3081 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) （圖 26，圖 27） 圖 26 MOC3081 外形圖 STC89C51 單片機(jī) 1 6 2 MOC3081 5 3 4 1 6 2 MOC3081 5 3 4 風(fēng)扇 加熱管 ~220V ~220V 5V 10 圖 27 MOC3081 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （二） MOC3081 的性能特點(diǎn) : 1．適用最大電壓范圍： 800V，耐壓高，安全可靠； 2．工作溫度范圍： 40— +100℃ ； 3． 6 引腳交叉光隔離器 TRIAC 驅(qū)動(dòng)輸出電壓峰 。 4. 輸入端正向電流最大值為 50mA；反向電壓為 6V 5. 輸出端正向電流最大值為 ，耐 壓 800V。 6. 過(guò)零點(diǎn)觸發(fā) 光耦以光信號(hào)為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的耦合與傳遞，輸入與輸出在電氣上完全隔離，具有抗干擾性能強(qiáng)的特點(diǎn)。對(duì)于既包括弱電控制部分，又包括強(qiáng)電控制部分的工業(yè)應(yīng)用測(cè)控系統(tǒng)，采用光耦隔離可以很好地實(shí)現(xiàn)弱電和強(qiáng)電的隔離，達(dá)到抗干擾目的。 用戶自行控制溫度和顯示溫度模塊介紹 當(dāng)前溫度顯示部分介紹 下圖是基于 DS18B20 溫度控制系統(tǒng)顯示部分的的設(shè)計(jì)框圖，該圖能清楚明了了讓我們知道該系統(tǒng)硬件的基本連接方 法。 11 圖 28 數(shù)碼管顯示溫度示意框圖 按鍵控制調(diào)節(jié)上下限報(bào)警限溫度說(shuō)明 圖 28 中的 到 時(shí)對(duì)上下限報(bào)警溫度調(diào)節(jié)端口，其中 是設(shè)置是否進(jìn)入上下限溫度調(diào)節(jié)端口； 端口是控制調(diào)節(jié)上限報(bào)警溫度還是調(diào)節(jié)下限報(bào)警溫度； 和 分別是加減控制端口。 具體硬件電路原理分析 單片機(jī)模塊 STC89C51 數(shù) 碼 管 上限溫度 下限溫度DALLAS 公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器芯片，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)?？梢栽谌€上同時(shí)并聯(lián)多個(gè)溫度傳感器，每臺(tái)分機(jī)上可以連接多根電纜，每根電纜上可以并聯(lián)幾十個(gè)點(diǎn)，構(gòu)成串行總線工作方式。由于 18B20芯片送出的溫度信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，因此簡(jiǎn)化了 A/D轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)，提高了測(cè)量效率和精度；并且芯片的ROM 中存有其唯一標(biāo)識(shí)碼，即不存在相同標(biāo)識(shí)碼的DS18B20 ，特別適合與微處理芯片構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)。溫度 當(dāng)前溫度 + 按鍵： 進(jìn)入上下限溫度設(shè)置 按鍵：加減上下限溫度 12 圖 29 說(shuō)明 :該該部分硬件是單片機(jī)模塊，用來(lái)處理 C 語(yǔ)言程序，并控制后級(jí)的驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼的顯示部分 按鍵模塊 圖 210 說(shuō)明：該硬件電路是按鍵的部分，主要是用來(lái)調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)定好的上下限溫度報(bào)警的值。 后級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊 13 說(shuō)明：該電路是后級(jí)驅(qū)動(dòng)電路，該電路通過(guò)單片機(jī)的控制來(lái)達(dá)到 DS18B20 在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)工作。當(dāng)溫度高于上限報(bào)警溫度，單片機(jī)給 低電平，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇工作；當(dāng)溫度低于下限報(bào)警溫度，單片機(jī)給 低電平，驅(qū)動(dòng)加熱棒工作。 五、 軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖 DS18B20 是可編程器件，在是使用時(shí)必須經(jīng)過(guò)以下三個(gè)步驟：初始化、寫操作、讀操作。每一次讀寫操作之前都要先將 DS18B20 初始化復(fù)位，復(fù)位成功后才能對(duì)DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作，三個(gè)步驟缺一不可。在編寫相應(yīng)的應(yīng)用程序時(shí)，必須先掌握 DS18B20 的通信協(xié)議和時(shí)序控制要求。 由于 DS18B20 是利用一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議由幾種單線上信號(hào)類別型組成：復(fù)位脈沖，存在脈沖，寫 0，寫 1，讀 0 和讀1。 主程序流程圖如圖 211 所示： 14 主 程 序調(diào) 入 按 鍵 掃 描 程 序調(diào) 入 設(shè) 置 D S 1 8 B 2 0 溫 度 報(bào) 警值 程 序調(diào) 入 讀 取 溫 度 程 序判 斷 D S 1 8 B 2 0 是 否 正 常調(diào) 入 按 鍵 掃 描 程 序調(diào) 入 數(shù) 碼 管 溫 度 顯 示 程 序空 操 作否是判 斷 h i _ a l a r m 和 l o _ a l a r m是 否 為 1保 持否報(bào) 警 并 驅(qū) 動(dòng) 后 級(jí) 電 路 操 作是 圖 211 主程序流程圖 DS18B20 溫度傳感器初始化 主機(jī)總線 to 時(shí)刻應(yīng)先向 DS18B20 送出（ TX）發(fā)送一復(fù)位脈沖 (最短為 480us 的低電平信號(hào)即由主機(jī)將數(shù)據(jù)線拉低并保持 480us~960us) ，接著在 tl 時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)（ RX）， DSl820 在檢測(cè)到總線的上升沿之后等待 15~60us，接著 DS1820 在 t2 時(shí)刻發(fā)出存在脈沖 (低電平，持續(xù) 60~240 us) 如圖 212 中虛線所示。 15 圖 212 DS18B20 初始化 DQ 狀態(tài)時(shí)序圖 DS18B20初始 化ds置 1延 遲 50usds置 0延 遲 750us延 遲 等 待ds置 1判 斷 ds是 否 為 1延 遲 20us是ds拉 高 為 1否 圖 213 如圖 213 為 DS18B20 的初始化子程序流所示為其初始化流程 圖 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能讀出 RAM 中的 9 個(gè)字節(jié)移入溫度暫存器，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換。由于溫度測(cè)量只有一只 DS18B20，因此我們?cè)谧x出溫度時(shí)并不進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)。其程序流程圖如圖 214 所示。 60~240us 15~60us t1 t0 t2 t3 t4 480~960us 480us 16 復(fù) 位 DS18B20寫 OXCC跳 過(guò) ROM命 令寫 OX44啟 動(dòng) 溫 度 轉(zhuǎn) 換復(fù) 位 DS18B20寫 OXCC跳 過(guò) ROM命 令寫 OXBE讀 取 溫 度 寄 存 器讀 溫 度 高 8位讀 溫 度 低 8位 圖 214 讀溫度子程序 DS18B20 的寫讀時(shí)序 圖 215 讀寫時(shí)隙時(shí)序圖 寫時(shí)序：對(duì)于 DS18B20 的寫時(shí)序仍然分為寫 0 時(shí)序和寫 1 時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。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，從 to 時(shí)刻開(kāi)始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上 。 DSl820 在 t o 后 15~60us 間對(duì)總線采樣。若低電平 寫入的位是 0；若高電平 寫入的位是 1。連續(xù)寫 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。 DS18B20寫出子程序流程圖如圖 410 所示。 17 讀時(shí) 序： 主機(jī)總線 t0 時(shí)刻從高 拉至低電平時(shí)，總線只需保持低電平 1us，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(shuō)， t2 時(shí)刻前主