【正文】 總線上所掛DS18B20 數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此，當(dāng)單總線上所掛DS18B20 超過(guò)8 個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖為DS1820的內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含便箋式RAM），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器等七部分。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。 令說(shuō)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 。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。溫度低位溫度高位THTL配置保留保留保留8位CRCLSB MSB當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。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， 5 ℃/LSB形式表示。圖中，S表示位。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。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行告警搜索。主機(jī)根據(jù)ROM的前 56位來(lái)計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù) 據(jù)是否正確。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入,減法計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫圖2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性其輸出用，于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20的測(cè)溫原理。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。圖（2） DS18B20測(cè)溫原理圖 提高DS1820測(cè)溫精度的途徑 1 .DS1820高精度測(cè)溫的理論依據(jù) ℃，這對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組軸瓦溫度監(jiān)測(cè)來(lái)講略顯不足，在對(duì)DS1820測(cè)溫原理詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，我們采取直接讀取DS1820內(nèi)部暫存寄存器的方法，℃～℃．DS1820內(nèi)部暫存寄存器的分布如表1所示，其中第7字節(jié)存放的是當(dāng)溫度寄存器停止增值時(shí)計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)剩余值，第8字節(jié)存放的是每度所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值，這樣，我們就可以通過(guò)下面的方法獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果。表1 DS18B20暫存寄存器分布該字節(jié)各位的定義如下：TM R1 R0 1 1 1 1 1低5位一直都是1，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。 表2 R1和R2模式表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)/mm009位0110位1011位1112位由表1可見(jiàn)，設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長(zhǎng)。高速暫存存儲(chǔ)器除了配置寄存器外，還有其他8個(gè)字節(jié)組成，其分配如下所示。 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(xiě)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。2 .測(cè)量數(shù)據(jù)比較 表2為采用直接讀取測(cè)溫結(jié)果方法和采用計(jì)算方法得到的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)比較，通過(guò)比較可以看出，計(jì)算方法在DS1820測(cè)溫中不僅是可行的，也可以大大的提高DS1820的測(cè)溫分率。本溫度計(jì)大體分三個(gè)工作過(guò)程。然后，通過(guò)AT89S51單片機(jī)芯片對(duì)送來(lái)的測(cè)量溫度讀數(shù)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換，井將此結(jié)果送入液晶顯示模塊。其中，DSI8B20溫度傳感器芯片采用“一線制”與單片機(jī)相連，它獨(dú)立地完成溫度測(cè)量以及將溫度測(cè)量結(jié)果送到單片機(jī)的工作。另外，由于SMCl602芯片編程比較簡(jiǎn)單，界面直觀，因此更加易于使用者操作和觀測(cè)。表1 SMCl602A芯片的接口信號(hào)說(shuō)明 溫度檢測(cè)電路DS18B20 最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20 的數(shù)據(jù)I/O 均由同一條線來(lái)完成。工作于寄生電源方式時(shí), VDD 和GND 均接地, 他在需要遠(yuǎn)程溫度探測(cè)和空間受限的場(chǎng)合特別有用, 原理是當(dāng)1 W ire 總線的信號(hào)線DQ 為高電平時(shí), 竊取信號(hào)能量給DS18B20 供電, 同時(shí)一部分能量給內(nèi)部電容充電, 當(dāng)DQ為低電平時(shí)釋放能量為DS18B20 供電。因此, 在條件允許的場(chǎng)合, 盡量采用外供電方式。在這里采用前者方式供電。使用外部電源供電方式，畢竟比寄生電源方式只多接一根VCC引線。由于DS18B20 只有一根數(shù)據(jù)線，因此它和主機(jī)（單片機(jī)）通信是需要串行通信，而AT89S51 有兩個(gè)串行端口，所以可以不用軟件來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)。要使傳感器工作，一切處理均嚴(yán)格按照時(shí)序。接著主機(jī)便釋放此線并進(jìn)入接收方式（Rx）。然后以存在復(fù)位脈沖表示DS18B20 已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收，然后給出正確的ROM 命令和存儲(chǔ)操作命令的數(shù)據(jù)。它有寫(xiě)時(shí)間片和讀時(shí)間片兩種：l 寫(xiě)時(shí)間片：當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時(shí)，產(chǎn)生寫(xiě)時(shí)間片。所有時(shí)間片必須有60 微秒的持續(xù)期，在各寫(xiě)周期之間必須有最短為1微秒的恢復(fù)時(shí)間.l 讀時(shí)間片：從DS18B20 讀數(shù)據(jù)時(shí)，使用讀時(shí)間片。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少1 微秒；來(lái)自DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在時(shí)間下降沿之后的15 微秒內(nèi)有效。在時(shí)間片結(jié)束時(shí)，I/O 引腳經(jīng)過(guò)外部的上拉電阻拉回高電平，所有讀時(shí)間片的最短持續(xù)期為60 微秒，包括兩個(gè)讀周期間至少1μs 的恢復(fù)時(shí)間。所有ROM 操作命令均為8位長(zhǎng)。如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線器件不會(huì)響應(yīng)主機(jī)?；趩慰偩€上的所有傳輸過(guò)程都是以初始化開(kāi)始的，初始化過(guò)程由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成。在主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出ROM 命令。在主機(jī)發(fā)出ROM命令，以訪問(wèn)某個(gè)指定的DS18B20，接著就可以發(fā)出DS18B20支持的某個(gè)功能命令。軟件實(shí)現(xiàn)DS18B20的工作嚴(yán)格遵守單總線協(xié)議：(1)主機(jī)首先發(fā)出一個(gè)復(fù)位脈沖，信號(hào)線上的DS18B20 器件被復(fù)位。(3)系統(tǒng)工作時(shí)，把讀取了編碼的DS18B20 掛在總線上。(4)然后就可以從剛才的二維數(shù)組匹配在線的溫度傳感器，隨后發(fā)溫度讀取命令就可以獲得對(duì)應(yīng)的度值了。接著，主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入接收模式。在單總線器件檢測(cè)到上升沿后，延時(shí)15～60us，接著通過(guò)拉低總線60～240us，以產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。產(chǎn)生寫(xiě)0 時(shí)序的方式：在主機(jī)拉低總線后，只需在整個(gè)時(shí)序期間保持低電平即可(至少60us)。寫(xiě)時(shí)間時(shí)序：當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時(shí)候，寫(xiě)時(shí)間隙開(kāi)始。所有寫(xiě)時(shí)間隙必須最少持續(xù)60μs，包括兩個(gè)寫(xiě)周期至少1μs 的恢復(fù)時(shí)間。如果線上事高電平，就是寫(xiě)1，如果是低電平，就是寫(xiě)0。主機(jī)要生成一個(gè)寫(xiě)0 時(shí)間隙，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平并保存60μs。所有讀時(shí)序至少需要60us。但本次設(shè)計(jì)采軟件處理報(bào)警，利用有源蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警輸出，采用直流供電。報(bào)警電路硬件連接見(jiàn)圖 。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門(mén)用來(lái)協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。主程序需要調(diào)用4 個(gè)子程序，分別為數(shù)碼管顯示程序，溫度測(cè)試及處理子程序，報(bào)警子程序，中斷設(shè)定子程序。●溫度測(cè)試及處理程序：對(duì)溫度芯片送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示?！裰袛嘣O(shè)定程序：實(shí)現(xiàn)設(shè)定上下限報(bào)警功能。當(dāng)設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警時(shí)，利用INT0口進(jìn)行中斷，set 鍵進(jìn)行上下限報(bào)警溫度設(shè)定，進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)后（按一下溫度設(shè)定鍵），首先會(huì)提示顯示“UP”字母，表示要用戶設(shè)定高溫報(bào)警溫度，按S3 鍵 ，表示本位數(shù)字+1，按S4 表示移向下一位，如果4 位高溫設(shè)定完畢，則顯示“DO”，表示要用戶設(shè)定低溫報(bào)警溫度。中斷設(shè)定子程序流程圖見(jiàn)下圖 中斷設(shè)定子程序流程圖源程序TIMEL EQU 0E0HTIMEH EQU 0B1HTEMPHEAD EQU 36H。TEMPDIN BIT 。 ORG 100HSTART: MOV SP,60HCLSMEM: MOV R0,20H MOV R1,60HCLSMEM1: MOV R0,00H INC R0 DJNZ R1,CLSMEM1 MOV TMOD,00100001B MOV TH0,TIMEL MOV TL0,TIMEH SJMP INITERROR: NOP LJMP START NOPINIT: NOP SETB ET0 SETB TR0 SETB EA MOV PSW,00H CLR TEMPONEOK LJMP MAIN。MAIN: LCALL DISP1 JNB TIME1SOK,MIAN CLR TIME1SOK JNB TEMPO