【正文】 許在單線總線上進(jìn)行其他數(shù)據(jù)往來(lái)。如圖44所示。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。在發(fā)出任何涉及拷貝到E2存儲(chǔ)器或啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換的協(xié)議之后，必須在最多10μs之內(nèi)把I/O線轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉。第一種方法，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到E2存儲(chǔ)器操作時(shí)，給DQ線提供一個(gè)強(qiáng)上拉。由于DS18B20 ，所以僅靠5K上拉電阻提供電源是不行的，當(dāng)幾只DS18B20 掛在同一根I/O線上并同時(shí)想進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換時(shí)，這個(gè)問(wèn)題變得更加尖銳。當(dāng)DS18B20處于寫(xiě)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。當(dāng)有特定的時(shí)間和電壓需求時(shí)，I/O要提供足夠的能量。圖41 單片機(jī)主板電路圖42 溫度顯示電路 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是寄生電源供電方式，如圖53 所示，單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點(diǎn)就是使用口資源比較少，只用p3口的RXD,和TXD,串口的發(fā)送和接收，四只數(shù)碼管采用74LS164右移寄存器驅(qū)動(dòng)，顯示比較清晰。圖41中有三個(gè)獨(dú)立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計(jì)的上下限報(bào)警設(shè)置，圖中蜂鳴器可以在被測(cè)溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音，同時(shí)LED數(shù)碼管將沒(méi)有被測(cè)溫度值顯示，這時(shí)可以調(diào)整報(bào)警上下限，從而測(cè)出被測(cè)的溫度值。下表就是二進(jìn)制和十進(jìn)制的近似對(duì)應(yīng)關(guān)系表。小數(shù)部分因?yàn)槭前雮€(gè)字節(jié)，所以二進(jìn)制值范圍是0～F，(0～15倍)。在采用12位精度轉(zhuǎn)換時(shí)，就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。圖311(a) 寫(xiě)0時(shí)序圖311(b) 寫(xiě)1時(shí)序圖312 DS18B20的讀時(shí)序從DS18B20讀取出的二進(jìn)制必須先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，才能用于字符的顯示。在讀時(shí)間隙的結(jié)尾，DQ引腳將被外部上拉電阻拉到高電平。數(shù)據(jù)線必須保持至少1μs；從DS18B20 輸出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)間隙的下降沿出現(xiàn)后15μs內(nèi)有效。(3)讀時(shí)間隙 讀時(shí)間隙如圖312所示，當(dāng)從DS18B20讀取數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)生成讀時(shí)間隙。主機(jī)要生成一個(gè)寫(xiě)時(shí)間隙，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平然后釋放，在寫(xiě)時(shí)間隙開(kāi)始后的 15μs 內(nèi)允許數(shù)據(jù)線拉到高電平。I/O 線電平變低后，DS18B20 在一個(gè) 15μs 到 60μs 的窗口內(nèi)對(duì) I/O 線采樣。有兩種寫(xiě)時(shí)間隙：寫(xiě)1時(shí)間隙和寫(xiě)0時(shí)間隙。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(hào))，接著在tl時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)，DSl820 在檢測(cè)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。Read Power Supply [B4h] 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”= 寄生電源，“1”= 外部電源。這種拷回操作在 DS18B20 上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，這樣器件一上電暫存器里馬上就存在有效的數(shù)據(jù)了。如果使用寄生電源，總線控制器必須在發(fā)出這條命令后立即起動(dòng)強(qiáng)上拉，并保持 500ms 。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行，而后DS18B20 保持等待狀態(tài)。如果使用寄生電源，總線控制器必須在這條命令發(fā)出后立即起動(dòng)強(qiáng)上拉并最少保持 10ms 。Copy Scratchpad [48h] 這條命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 DS18B20 的 E2 存儲(chǔ)器里，即把溫度報(bào)警觸發(fā)字節(jié)存入非易失性存儲(chǔ)器里。讀取將從字節(jié)0 開(kāi)始，一直進(jìn)行下去，直到字節(jié)8（第9 個(gè)字節(jié)，CRC）?？梢栽谌魏螘r(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令來(lái)中止寫(xiě)入。存儲(chǔ)器操作命令Write Scratchpad [4E] 這個(gè)命令向 DS18B20 的暫存器中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，開(kāi)始位置在地址 2。報(bào)警條件定義為溫度高于TH 或低于 TL。Alarm Search [0ECh] 這條命令的流程圖和Search ROM 相同。Search ROM [0F0h] 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，總線控制器可能并不知道單線總線上有多少器件或它們的64 位ROM 編碼。 Skip ROM [0CCh] 這條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)總線情況下右以節(jié)省時(shí)間。所有和 64 位 ROM 序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖。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 。只有在總線上存在單只 DS18B20 的時(shí)候才能使用這個(gè)命令。所有ROM 操作命令都是8 位長(zhǎng)度。應(yīng)答脈沖讓總線控制器知道DS18B20 在總線上且已準(zhǔn)備好操作。初始化 通過(guò)單線總線的所有執(zhí)行（處理）都從一個(gè)初始化序列開(kāi)始。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。圖410中的累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線形性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。DS18B20的測(cè)溫原理如圖310所示,器件中低溫度系數(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(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。若T＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。表34是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，℃／LSB式表示，溫度值格式如圖39所示。當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。高速暫存RAM的第8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。圖37 高速暫存RAM結(jié)構(gòu)圖TMR1R011111圖38 配置寄存器表33 DS18B20分辨率的定義規(guī)定R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/MS009011010113751112750由表43可見(jiàn)，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。該字節(jié)各位的定義如圖38所示。第5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖37所示。非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過(guò)軟件寫(xiě)入戶報(bào)警上下限。主要由4部分組成：64 位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 DS18B20 的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)1 DS18B20 的引腳及功能圖34 TO－92封裝的DS18B20的引腳排列表32　DS18B20詳細(xì)引腳功能描述序號(hào)名稱引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。(3) 連接DS18B20的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的，因此在用DS18B20進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮總線分別電容和抗阻匹配等問(wèn)題。在使用PL/M、C等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS1820操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：(1) 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；(2) 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；(3) 無(wú)須外部器件；(4) 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，~；(5) 零待機(jī)功耗；(6) 溫度以9或12位數(shù)字；(7) 用戶可定義報(bào)警設(shè)置；(8) 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；(9) 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以2就得到被測(cè)溫度值。0號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼，LSB(最低位)176。1號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào)，如果溫度為負(fù)176。最后8位是前面56位的CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼。開(kāi)始8位是產(chǎn)品類型編碼(DSl8B20編碼均為10H)。C，可在ls(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。C到+125176。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。表31 P3口的第二功能I/O口第 二 功 能I/O口第 二 功 能串行數(shù)據(jù)接收端T/C0外部脈沖輸入端串行數(shù)據(jù)發(fā)送端T/C1外部脈沖輸入端外部中斷0輸入寫(xiě)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部中斷1輸入讀片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器晶振可選擇4M40MHZ電容可選2030PF圖33 內(nèi)部振蕩方式 溫度傳感器的選擇 DS18B20 簡(jiǎn)單介紹DSl8B20數(shù)字溫度計(jì)提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。P3口的第二功能如表31所示 ?！篜3口，準(zhǔn)雙向輸入/輸出口?！篜2口，準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。當(dāng)作為普通I/O口使用時(shí)，應(yīng)接上拉電阻。ALE(Address Latch Enable)：地址鎖存允許信號(hào)輸出端 /PSEN(Program Select Enable)：外部程序存儲(chǔ)器輸出允許控制信號(hào)常用復(fù)位電路:圖32（a）上電復(fù)位電路 圖32（b）上電復(fù)位和按鍵復(fù)位電路～：P0口，雙向輸入/輸出口。 單片機(jī)的應(yīng)用 測(cè)控系統(tǒng)； 智能儀表； 機(jī)電一體化產(chǎn)品； 智能接口； 智能民用產(chǎn)品。 第三代：1983~90年代初，16位單片機(jī)出現(xiàn)，如MCS96系列的8098098芯片。第二代：1978~83，高檔8位單片機(jī)，如MCS51， MC6801，Zilog公司的Z8等。 單片機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展從1974年12月，仙童（Fairchild）公司首先推出8位單片機(jī)F8，采用：雙片形式F8（8位CPU＋64RAM＋2個(gè)并行I/O口）＋3851（1K ROM＋定時(shí)器/計(jì)數(shù)器＋2個(gè)并行I/O）。單片機(jī)全稱叫單片微型計(jì)算機(jī)，又稱微處理器或微控制器等。顯示電路顯示電路采用3位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，從P3口RXD,TXD串口輸出段碼。數(shù)字溫度計(jì)總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用了方案二。 方案二本數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)采用溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，測(cè)溫基本范圍為50℃110℃，℃。本方案硬件電路設(shè)計(jì)主要由熱電偶溫度傳感器、測(cè)量放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、ICL與單片機(jī)的接口電路和顯示電路構(gòu)成；軟件設(shè)計(jì)主要由ICL模塊、WAVE數(shù)字濾波模塊、MODIFY模塊、YA查表模塊、查表法和DIR組成。 方案一傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻。2 系統(tǒng)方案論證與比較一個(gè)典型的單片機(jī)自動(dòng)測(cè)溫系統(tǒng)由三大部分組成：測(cè)量放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和顯示電路。本數(shù)字溫度計(jì)采用DS18B20作為檢測(cè)原件，控制器使用單片機(jī)AT89S51，用3位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度顯示,減少了外部硬件電路，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，低成本,易使用等特點(diǎn)。單片機(jī)AT89S51具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。DALLAS公司推出的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20很好地解決了這樣一些問(wèn)題，DS18B20采用一線接口，只需占用單片機(jī)的一個(gè)I/O口位，其外圍電路也非常簡(jiǎn)單。并且熱電偶的信號(hào)很微弱，只有十幾個(gè)mA，因此在A/D轉(zhuǎn)換之前通常還需要進(jìn)行增益放大，因此，采用熱電偶和鉑電阻進(jìn)行溫度測(cè)量，需要考慮很多問(wèn)題，構(gòu)成的系統(tǒng)也比較復(fù)雜。在這些