【正文】 度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間 200ms（典型值） ? 用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置 ? 報警搜索命令識別 并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件 ? 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng) 引腳說明 16腳 SSOP PR35 符號 說明 9 1 GND 接地 8 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳。具體接法見 “ 寄生電源 ” 節(jié) DS18B20（ 16 腳 SSOP）：所有上表中未提及的引腳都無連接。 DS18B20 有三個主要數(shù) 字部件： 1） 64 位激光 ROM， 2）溫度傳感器， 3）非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL。DS18B20 也可用外部 5V 電源供電。在單線端口條件下，必須先建立 ROM 操作協(xié)議，才能進(jìn)行存儲器和控制操作。這些命令對每個器件的激光 ROM 部分進(jìn)行操作，在單線總線上掛有多個器件時，可以區(qū)分出單個器件，同時可以向總線控制器指明有多少器件或是什么型號的器件。一條控制操作命令指示 DS18B20 完成一次溫度測量。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL 各由一個 EEPROM 字節(jié)構(gòu)成?？梢杂靡粭l存儲器操作命令對 TH 和 TL 進(jìn)行寫入，對這些寄存器的讀出需要通過暫存器。 寄生電源 寄生電源的方框圖見圖 1。當(dāng)有特定的時間和電壓需求時（見節(jié)標(biāo)題 “單線總線系統(tǒng) ”）， I/O 要提供足夠的能量。要想使 DS18B20 能夠進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換， I/O 線必須在轉(zhuǎn)換期間保證供電。 有兩種方法能夠使 DS18B20 在動態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)。用 MOSFET 把 I/O 線直接拉到電源上就可以實現(xiàn)，見圖 2。使用寄生電源方式時， VDD 引腳必須接地。這樣做的好處是 I/O 線上不需要加強上拉，而且總線控制器不用在溫度轉(zhuǎn)換期間總保持高電平。另外，在單 線總線上可以掛任意多片 DS18B20，而且如果它們都使用外部電源的話，就可以先發(fā)一個 Skip ROM 命令，再接一個 Convert T 命令，讓它們同時進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。 溫度高于 100℃ 時，不推薦使用寄生電源，因為 DS18B20 在這種溫度下表現(xiàn)出的漏電流比較大，通訊可能無法進(jìn)行。 對于總線控制器不知道總線上的 DS18B20 是用寄生電源還是用外部電源的情況， DS18B20 預(yù)備了一種信號指示電源的使用意圖。如果控制器接收到一個 “0” ，它就知道必須在溫度轉(zhuǎn)換期間給 I/O 線提供強上拉。 測溫操作 DS18B20 通過一種片上溫度測量技術(shù)來測量溫度。 DS18B20 是這樣測溫的：用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計數(shù)來得到溫度值。如果計數(shù)器在門周期結(jié)束前到達(dá) 0，則溫度寄存器（同樣被預(yù)置到 55℃ ）的值增加，表明所測溫度大于 55℃ 。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到 0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實現(xiàn)的。 溫度 /數(shù)據(jù)關(guān)系（表 1） 溫度 ℃ 數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制） 數(shù)據(jù)輸出（十六進(jìn)制） +125 00000000 11111010 00FA +25 00000000 00110010 0032 +1/2 00000000 00000001 0001 0 00000000 00000000 0000 1/2 11111111 11111111 FFFF 25 11111111 11001110 FFCE 55 11111111 10010010 FF92 DS18B20 內(nèi)部對此計算的結(jié)果可提供 ℃ 的分辨力。數(shù)據(jù)通過單線接口以串行方式傳輸。如用于華氏溫度，必須要用一個轉(zhuǎn)換因子查找表。因為這些寄存器是 8 位的，所以 ℃ 位被忽略不計。如果測得的溫度高于 TH 或低于 TL，器件內(nèi)部就會置位一個報警標(biāo)識。當(dāng)報警標(biāo)識置位時， DS1820 會對報警搜索命令有反應(yīng)。 64 位（激）光刻 ROM 每只 DS18B20都有一個唯一的 長達(dá) 64位的編碼。下面 48位是一個唯一的序列號。（見圖 5） 64位 ROM 和 ROM 操作控制區(qū)允許 DS18B20 作為 單線制器件并按照詳述于 “ 單線總線系統(tǒng) ” 一節(jié)的單線協(xié)議工作。這個協(xié)議用 ROM 操作協(xié)議流程圖來描述。成功進(jìn)行一次 ROM 操作后，就可以對 DS18B20 進(jìn)行特定的操作，總線控制器可以發(fā)出六個存儲器和控制操作命令中的任一 條 ?？偩€控制器可以用 64 位 ROM 中的前 56 位計算出一個 CRC 值，再用這個和存儲在 DS1820 中的值進(jìn)行比較，以確定 ROM 數(shù)據(jù)是否被總線控制器接收無誤。在任何使用 CRC 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸校驗的情況下，總線控制器必須用上面的公式計算出一個 CRC 值，和存儲在 DS1820 的 64 位 ROM 中的值或 DS1820 內(nèi)部計算出的 8 位 CRC 值（當(dāng)讀暫存器時，做為第 9 個字節(jié)讀出 來）進(jìn)行比較。當(dāng)在 DS1820 中存儲的或由其計算的 CRC 值和總線控制器計算的值不相符時， DS1820 內(nèi)部并沒有一個能阻止命令序列進(jìn)行的電路。 移位寄存器的各位都被初始化為 0。 8 位系列編碼都進(jìn)入以后，序列號再進(jìn)入， 48 位序列號都進(jìn)入后，移位寄存器中就存儲了 CRC值。存儲器 DS1820 的存儲器結(jié)構(gòu)示于圖 8。當(dāng)在單線總線上通訊時，暫存器幫助確保數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)經(jīng)過校驗后，用一個拷貝暫存器命令會把數(shù)據(jù)傳到非易性（ 2E ） RAM 中。 北京交通大學(xué)微機原理與接口技術(shù)綜合實踐說明書 8 暫存器的結(jié)構(gòu)為 8 個字節(jié) 的存儲器。第三和第四字節(jié)是 TH 和 TL 的拷貝，是易失性的，每次上電復(fù)位時被刷新。第七和第八字節(jié)是計數(shù)寄存器，它們可以被用來獲得更高的溫度分辨力（見 “ 測溫操作 ” 一節(jié)）。這個字節(jié)是以上八個字節(jié)的 CRC 碼。 單線總線系統(tǒng) 單線總線系統(tǒng)包括一個總線控制器和一個或多個從機。關(guān)于這種總線分三個題 目討論：硬件結(jié)構(gòu)、執(zhí)行序列和單線信號（信號類型和時序）。為此每一個總線上的器件都必須是漏極開路或三態(tài)輸出。一個多點總線由一個單線總線和多個掛于其上的從機構(gòu)成。 單線總線的空閑狀態(tài)是高電平。在恢復(fù)期間，如果單 線總線處于非活動（高電平）狀態(tài)，位與位間的恢復(fù)時間可以無限長。 通過單線總線端口訪問 DS1820 的協(xié)議如下： ? 初始化 ? ROM 操作命令 北京交通大學(xué)微機原理與接口技術(shù)綜合實踐說明書 9 ? 存儲器操作命令 ? 執(zhí)行 /數(shù)據(jù) 初始化 通過單線總線的所有執(zhí)行（處理）都從一個初始化序列開始。存在脈沖讓總線控制器知道 DS1820 在總線上且已準(zhǔn)備好操作。所有 ROM操作命令都 8位長度。只有在總線上存在單只 DS1B820 的時候才能使用這個命令。 Match ROM [55h] 匹配 ROM 命令，后跟 64 位 ROM 序列，讓總線控制器在多點總線上定位一只特定的 DS18B20。所有和 64 位 ROM 序列不匹配的從機都將等待復(fù)位脈沖。 Skip ROM [CCh] 這條命令允許總線控制器不用提供 64 位 ROM 編碼就使用存儲器操作命令，在單點總線情況下 又 節(jié)省時間。 Search ROM [F0h] 當(dāng)一個系統(tǒng)初次啟動時，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。 Alarm Search [ECh] 這條命令的流程圖和 Search ROM 相同。報警條件定義為溫度高于 TH 或低于 TL。 I/O 信號 DS18B20 需要嚴(yán)格的協(xié)議以確保數(shù)據(jù)的完整性。所有這些信號，除存在脈沖外，都是由總線控制器發(fā)出的。一個復(fù)位脈沖跟著一個存在脈沖表明 DS18B20 已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（適當(dāng)?shù)?ROM命令和存儲器操作命令）。接下來寫入的兩個字節(jié)將被存到暫存器中的地址位置 2和 3。 Read Scratchpad [BEh] 這個命令讀取暫存器的內(nèi)容。如 果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取 . Copy Scratchpad [48h] 這條命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 DS18B20 的 2E 存儲器里，即把溫度報警觸發(fā)字節(jié)存入非易失性存儲器里。如果使用寄生電源，總線控制器必須在這條命令發(fā)出后立即起動強上拉并最少保持 10ms。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 控制器必須在發(fā)出這條命令后立即起動強上拉，并保持 500ms。這種拷回操作在 DS18B20 上電時自動執(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。 Read Power Supply [B4h] 若把這條命令發(fā)給 DS18B20 后發(fā)出讀時間隙，器件會返回它的電源模式： “0”=寄生電源， “1” = 外部電源。 寫時間隙 當(dāng)主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時候，寫時間隙開始。所有寫時間隙必須最少持續(xù) 60μs ，包括兩個寫周期間至少 1μs 的恢復(fù)時間。如果線上是高電平，就是寫 1，如果線上是低電平，就是寫 0（見圖 12） 時 序 主機使用時間隙 (time slots)來讀寫 DSl8B20 的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位 (1)初始化 主機總線 t0 時刻發(fā)送一復(fù)位脈沖 (最短為 480us 的低電平信號 )接著在 t1 時刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài) DSl8B20 在檢測到總線的上升沿之后等待 1560us 接著 DS18B20 在 t2時刻發(fā)出存在脈沖 (低電平持續(xù) 60240us)。保存 B 寄存器 PUSH A 。設(shè)置循環(huán)次數(shù) CLR 。計數(shù) 250 次 北京交通大學(xué)微機原理與接口技術(shù)綜合實踐說明書 12 DJNZ B,$ 。釋放總線 MOV B,6 。清存在信號標(biāo)志 WAITL: JB ,WH ?？偩€低 等待 DJNZ ACC,WAITL 。存在時間等待 SHORT : POP A POP B RET (2)寫時間隙 當(dāng)主機總線 t0 時刻從高拉至低電平時就產(chǎn)生寫時間隙從 t0 時刻開始 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,若高電平寫入的位是 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。保存 B MOV B,28 。寫開始 NOP 。1us NOP 。1us NOP 。C 內(nèi)容到總線 WDLT: DJNZ B,WDLT 。釋放總線 RET 。保存 B MOV B,08H 。把寫的位放到 C 北京交通大學(xué)微機原理與接口技術(shù)綜合實踐說明書 13 ACALL WRBIT 。8 位全寫完 ? POP B RET (3)讀時間隙 讀位子程序 (讀得的位到 C 中 ) RDBIT: PUSH B 。保存 A MOV B,23 。讀開始 NOP 。1us NOP 。1us SETB 。P1 口讀到 A MOV C,EOH 。1us NOP 。1us NOP 。等待 46us SETB POP A POP B RET 讀字節(jié)子程序 (讀到內(nèi)容 放到 A 中 ) RDBYTE: PUSH B 。設(shè)置讀位數(shù) ACALL RDBIT 。把讀到位在 C 中并依次送給 A DJNZ B,RLOP ?；謴?fù) B RET 北京交通大學(xué)微機原理與接口技術(shù)綜合實踐說明書 14 二、 89C51 89C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能 名稱 類型 名稱和功能 Vss I 地 Vcc I 電源：提供掉電、空閑、正常工作電壓 北京交通大學(xué)微機原理與接口技