【正文】 6所示。上電時 +5V電源經(jīng) R對 C3充電， C3上電壓建立的過程就是負脈沖的寬度，經(jīng)倒相后，RST上出現(xiàn)正脈沖使單片機實現(xiàn)上電復位。按鈕按下同樣使 RST實現(xiàn)高電平，實現(xiàn)了操作復位。 圖 46 常見復位電路 DS18B20 簡介及測溫電路設計 美國 MAXIM 公司的子公司 — Dallas 半導體公司的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，在內(nèi)部 使用了板 (ON 一 BOARD)專利 技術 。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三級管的集成電路內(nèi)。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的 DS18BZO 體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點。 東北 大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁 DS18B20 的性能特點 （ 1） 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通訊； （ 2） 在 DS18B20 中的每個器件上偶有獨一無二的序列號，因此多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； （ 3） 實際應用中不需要任何外部器件即可實 現(xiàn) （ 4） 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； （ 5） 零待機功耗 （ 6） 數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9位到 12位選擇 （ 7） 用戶可定義的非易失性溫度報警設置 （ 8） 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件 （ 9） 負溫度特性，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 的外形和內(nèi)部結構 DS18B20 內(nèi)部結構主要由四部分組成： 64 位光刻 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 的管腳排列如 圖 47所示 : 引腳定義： (1) DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； (2) GND 為電源地； (3) VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 東北 大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 18 頁 圖 47 DS18B20 的管腳排列 圖 DS18B20 采用 3 角 PR35 封裝或 8 角 SOIC 封裝，其內(nèi)部結構如圖 48 所示： 圖 48 DS18B20 內(nèi)部結構圖 DS18B20 有 4 個主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1）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 64 位 ROM 和 單線 接口 電流檢測 存儲器和控制器 高速 緩存 存儲器 8 位 CRC 生成器 溫度敏感元件 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 配置寄存器 東北 大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 19 頁 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。 （ 2） 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。 表 42 DS18B20 溫度值格式表 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 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 +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。 （ 3） DS18B20 溫度傳感器的存儲器 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 和結構寄存器。 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 LS Byte Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit 9 Bit 8 MS Byte 22 23 21 20 21 22 23 24 S S S S S 26 25 24 東北 大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 20 頁 表 43 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)表 （ 4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如 表 44所示 ： 表 44 配置寄存器結構 低五位一直都是 1 ， TM 是測試模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20出廠時該位被設置為 0，用戶不要去改動。 R1 和 R0 用來設置分辨率，如下表所示：（ DS18B20 出廠時被設置為 12 位） 分辨率設置 如表 45所示 ： 表 45 溫度值分辨率設置表 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 由表 45可見， DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時間比較長，而且設定的分辨率越高，所需TEMPERATURE DIGITAL OUTPUT (Binary) DIGITAL OUTPUT (Hex) +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 00008h 0℃ 0000 0000 0000 0000 00000h ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8h ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5Eh ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6Eh 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90h The power –on reset value of the temperature resister is +85℃ THE TM R1 R0 1 1 1 1 1 東北 大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁 要的溫度轉(zhuǎn)換時間 就越長。因此，在實際應用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權衡考慮。 高速暫存存儲器 高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如表 46 所示。當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1 個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表 1 所示。對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值。表 43 是對應的一部分溫度值。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 表 46 DS18B20 暫存寄存器分布 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機控制 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 進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。復位要求主 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 號表示復位成功。 表 47 ROM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS1820ROM 中的編碼（即 64 位地址） 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位 0 溫度值高位 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 檢驗 8 東北 大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 22 頁 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應的 DS1820 使之作出響應，為下一步對該 DS1820 的讀寫作準備。 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個數(shù)和識別64 位 ROM 地址。為操作各器件作好準備。 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后只有溫度超過設定值上限或下限的片子才做出響應。 表 48 RAM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 溫度變換 44H 啟動 DS1820 進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時最長為 500ms（典型為 200ms）。結果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中。 讀暫存器 0BEH 內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。 復制暫存 器 48H 將 RAM 中第 4 字節(jié)的內(nèi)容復制到 EEPROM 中。 重調(diào) EEPROM 0B8H 將 EEPROM 中內(nèi)容恢復到 RAM 中的第 4 字節(jié)。 讀供電方式 0B4H 讀 DS1820 的供電模式。寄生供電時 DS1820 發(fā)送“0” ，外接電源供電 DS1820 發(fā)送 “1” 。 DS18B20 單總線 (1 一 Wire)的基本原理 單總線 (l— Wire)[均是 Maxim 全資子公司 Dallas 的一項專有技術。與目前多數(shù)標準串行數(shù)據(jù)通信方式，如 SPI/I2C/CROWIRE 不同，它采用 單根信號線，既傳輸時鐘，又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向，它具有節(jié)省 I/O 口線資源、結構簡 東北 大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 23 頁 單、成本低廉、便于總線擴展和維護等諸多優(yōu)點。 1一 Wire 單總線適用于單個主機系統(tǒng)，能夠控制一個或多個從機設備。當只有一個從機位于總線上時，系統(tǒng)可按照單節(jié)點系統(tǒng)操作 。而當多個從機位于總線上時，則系統(tǒng)按照多節(jié)點系統(tǒng)操作。 為了較為全面地介紹單總線系統(tǒng)，將系統(tǒng)分為三個部分討論硬件結構命令序列和信號方式 (信號類型和時序 )。 DS18B20 的測溫原理圖 如圖 49 所示 ： 圖 49 DS18B20測溫原理圖 圖 49 中低溫度系數(shù)晶振的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)晶振隨溫度變化其晶振頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入。圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時， DS18B20 就低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的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℃所對應的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 溫度寄存器中，減法計數(shù)器 1 和溫度寄 存器被預置在 55℃ 所對應的一個基數(shù)值。 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1 的預置減到０時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預置值將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(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