【正文】 型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字 用戶可定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置 告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況） 應(yīng)用范圍包括恒溫控制 工業(yè)系統(tǒng) 消費類產(chǎn)品 溫度計或任何熱敏系統(tǒng) DS1820的引腳 DS1820引腳說明 引腳 符號 說明 1 GND 地 2 DQ 單線運用的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳漏極開路 3 VDD 可選VDD引腳兩種供電方式 DS 1820有兩種供電方式可供選擇，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取外部供電方式會多用一根用于供電的導(dǎo)線，好處是可以更快地得到溫度測量的結(jié)果。下圖為DS 1820的溫度存儲方式，溫度為負(fù)數(shù)時S=1 ,溫度為正時，S=0。（右圖為管腳配置） 7406/740714引腳的反相門芯片7406，起到了反向驅(qū)動器的作用。 4一線總線技術(shù) (1Wire Bus)技術(shù)簡介 美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司(DALLAS SEMICONDUCTOR)推出的一線總線(1Wire Bus)技術(shù)，采用一單根信號線，既傳輸時鐘，又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，其具有線路簡單，減少硬件開銷，成本低廉，軟件設(shè)計方便，便于總線的擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點，因此具有無可比擬的優(yōu)勢。主機(jī)可以是微控制器，從機(jī)則是一線總線器件。當(dāng)只有一個從機(jī)設(shè)備時，系統(tǒng)可按單節(jié)點系統(tǒng)操作。 顧名思義，一線總線只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都在這根線上完成。其內(nèi)部等效電路如下圖所示。主機(jī)和從機(jī)之間的通信總體上說是通過以下3個步驟完成的：初始化1wire器件。交換數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)順序混亂，1wire器件就不會響應(yīng)主機(jī)（搜索ROM命令，報警搜索命令除外）。 一線總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)和從機(jī)之間，遵循一線總線協(xié)議進(jìn)行通信。這種模式中傳輸?shù)姆绞讲捎貌⒖诨虿捎么?，這兩種方式一般要占用數(shù)根數(shù)據(jù)/控制線，限制了單片機(jī)使用功能的擴(kuò)展。數(shù)字式傳感器的核心之一就是采用什么協(xié)議能最大限度的高速安全的傳輸數(shù)據(jù)，另外就是如何更好的節(jié)省硬件資源。由于只有一根線，并且沒有譯碼功能，所以這些器件是一線總線系統(tǒng)唯一的從設(shè)備，所有的數(shù)據(jù)和命令都在這根總線上傳送，數(shù)據(jù)和命令字節(jié)傳送順序是從低位到高位。因為一線總線在外部有一個上拉電阻，所以在總線空閑時是高電平。除存在脈沖外，其它的信號均由主設(shè)備發(fā)出。 主設(shè)備給低電平并保持480 u s就空出總線并進(jìn)入接收模式RX。一旦一線總線器件檢測到這一上升沿，就會等待15~60us，并給出存在脈沖使總線保持60~240u s的低電平。 1Wire協(xié)議定義的幾種信號類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫0、寫讀0和讀1時序，組成了所有總線上傳輸?shù)男盘?。這些信號，除了應(yīng)答脈沖外，都是由主機(jī)發(fā)出，并且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。主機(jī)通過拉低一線總線至少480 u s，以產(chǎn)生TX復(fù)位脈沖；然后主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入RX接收模式。主機(jī)接收到從機(jī)應(yīng)答脈沖后，說明有一線總線器件在線，然后主機(jī)就可以開始對從機(jī)進(jìn)行ROM命令和功能命令操作。在每一個時序中，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。讀、寫時序均起始于主機(jī)拉低總線。一線總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時序時才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，當(dāng)主機(jī)向一線總線器件發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，以便一線總線器件能傳輸數(shù)據(jù)。一線總線器件發(fā)送數(shù)據(jù)之后，保持有效時間15 u s，因而，主機(jī)在讀時序期間必須釋放總線，并且必須在15 u s之內(nèi)采樣，從而接收到從機(jī)發(fā)送的一位數(shù)據(jù)。如上圖所示，為系統(tǒng)總的軟件設(shè)計邏輯框圖，說明所編寫軟件的實際運行邏輯過程。 軟件算法說明算法步驟： ，為高電平進(jìn)入步驟2，為低電平進(jìn)入步驟6； ，DS 1820發(fā)響應(yīng)存在脈沖，如無存在脈沖響應(yīng)，返回步驟1，否則執(zhí)行下一步； AT89C51向DS 1820發(fā)送READ ROM命令，； DS 1820向AT89C51發(fā)送64位ROM碼，AT89C51將收到的ROM碼存入數(shù)據(jù)暫存存儲器； AT89C51將ROM碼逐一顯示，16個十六進(jìn)制碼全部顯示完后，回到步驟1； ，所有總線上DS1820發(fā)響應(yīng)存在脈沖，如無存在脈沖，循環(huán)執(zhí)行本步驟，否則進(jìn)入下一步驟； AT89C51接收到DS 1820應(yīng)答，向總線發(fā)送SEARCH ROM命令，進(jìn)入二叉樹查詢子程序（該二叉樹查詢算法及其子程序的軟件編寫非常復(fù)雜）。如已經(jīng)完成，則返回至步驟8。如果此時用戶想測定某個DS 1820的值，就需要將切換跳線切換至讀ROM操作模式。所以，如果在系統(tǒng)重啟之前改變總線上的DS 1820 ，那么系統(tǒng)就會重新為DS 1820排序和編號。要看看總線上的DS 1820是否有變動。 反過來說，如果系統(tǒng)總線上的DS 1820發(fā)生變動，就必須重啟系統(tǒng)。 一線總線協(xié)議的軟件實現(xiàn) 一線總線協(xié)議實現(xiàn)的基礎(chǔ)是三種I/O操作，分別是總線復(fù)位脈沖、讀時序和寫時序。在讀、寫8位數(shù)據(jù)位的子程序中，涉及了讀/寫“0”時序和讀/寫“1”時序的匯編語言實現(xiàn)。除了操作引腳不同之外，即便是處在兩種不同的運行模式之下，這三個子程序也幾乎完全沒有區(qū)別。開始調(diào)用WRITE子程序之前，必須把目標(biāo)值寫入A寄存器。這在主程序調(diào)用WRITE子程序的時候，需特別注意。在將A寄存器里的值轉(zhuǎn)存入其它存儲空間之前，不要對A寄存器進(jìn)行任何寫或者是置0、置1的操作。因此在調(diào)用READ子程序之后，應(yīng)該馬上將A寄存器里的值寫入系統(tǒng)分配的固定的存儲空間里，防止數(shù)據(jù)遭到破壞。 以WRITE和READ兩條子程序為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了一線總線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中的雙向通信。 基于WRITE子程序，一線總線通信協(xié)議中的所有ROM命令、存儲器命令都可以方便地實現(xiàn)了。 只需要將命令相應(yīng)的代碼寫入A寄存器，然后調(diào)用執(zhí)行WRITE子程序，就以實現(xiàn)了該命令的發(fā)送。 基于READ子程序，一線總線通信協(xié)議中所有從機(jī)DS 1820對主機(jī)AT89C51單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸也全部方便地實現(xiàn)了。例如：: LCALL READSCRATCHPAD LCALL READ MOV 78H，A 只用這三條語句就實現(xiàn)了對DS 1860測量溫度值的讀取。 結(jié)論 這次畢業(yè)設(shè)計介紹了基于單片機(jī)和智能溫度傳感器的監(jiān)測系統(tǒng)的一般工作原理以及應(yīng)用。另外也使我體會出了一般設(shè)計的過程，例如如何繪圖，購買元器件，電路板的焊接等。在常溫測量中有較大優(yōu)勢，應(yīng)用前景廣闊。 作為新型的通信協(xié)議，一線總線(1Wire Bus)技術(shù)己經(jīng)在很多方面表現(xiàn)出特有的優(yōu)勢，已經(jīng)成為一種非常有發(fā)展?jié)摿蛷V闊應(yīng)用前景的通信協(xié)議。 此次設(shè)計在過程中遇到了很多問題，在老師和同學(xué)的幫助下，終于完成了本次溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計。 致謝 經(jīng)過兩個多月的勤奮學(xué)習(xí)和專研，終于順利完成了這篇論文的寫作，基本完成了預(yù)期的目標(biāo)。在整個畢業(yè)論文的寫作過程中，李老師給了我很多建議，讓我受益匪淺，從論文的選題、研制計劃的安排到論文的具體的內(nèi)容，李老師都給予了悉心的指導(dǎo)和莫大的支持，在李老師的指導(dǎo)下我的論文才不斷得以完善。同時，感謝在大學(xué)四年期間曾給與我指導(dǎo)和幫助的各位老師，在他們的辛勤栽培下，我才能順利完成學(xué)業(yè)，成為一名合格的大學(xué)畢業(yè)生。[14] Ken Wendel. Reliability Report for DS1820. Dallas Semiconductor, 2004.[15] DS 18520 High Precision 1Wire Digital Thermometer. DALLAS SEMICONDUCTOR[16] Oppenheim, , , PrenticeHall, Inc. (Discretetime Signal Processing) (Second Edition) 2000.