【正文】 LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。 bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0LS Byte2322212021222324bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8MS ByteSSSSS262524 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(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。 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。 DS18B20的工作原理DS18B20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是： （1） ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM。 （2） RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個(gè)字節(jié)RAM，每個(gè)字節(jié)為8位。第2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶第3個(gè)EEPROM的鏡像。第8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在鏡像，以方便用戶操作?？刂破鲗?duì)18B20操作流程： （1） 復(fù)位：首先我們必須對(duì)DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器（單片機(jī)）給DS18B20單總線至少480uS的低電平信號(hào)。當(dāng)18B20接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在15~60uS后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。 （2） 存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在15~60uS后接收存在脈沖，存在脈沖為一個(gè)60~240uS的低電平信號(hào)。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下來將會(huì)是控制器與18B20間的數(shù)據(jù)通信。如果復(fù)位低電平的時(shí)間不足或是單總線的電路斷路都不會(huì)接到存在脈沖，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意意外情況的處理。 （3） 控制器發(fā)送ROM指令：雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了，ROM指令共有5條，每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條，ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。ROM指令為8位長(zhǎng)度，功能是對(duì)片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處理。誠(chéng)然，單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，并通過每個(gè)器件上所獨(dú)有的ID號(hào)來區(qū)別，一般只掛接單個(gè)18B20芯片時(shí)可以跳過ROM指令（注意：此處指的跳過ROM指令并非不發(fā)送ROM指令，而是用特有的一條“跳過指令”）。（4） 控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8位，共6條，存儲(chǔ)器操作指令分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。存儲(chǔ)器操作指令的功能是命令18B20作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。 （5） 執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個(gè)操作要視存儲(chǔ)器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機(jī)）必須等待18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為500uS。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循18B20的讀寫時(shí)序來操作。數(shù)據(jù)的讀寫方法將有下文有詳細(xì)介紹。 當(dāng)主機(jī)收到DSl8B20的響應(yīng)信號(hào)后，便可以發(fā)出ROM操作命令之一，這些命令如下：指令代碼 代碼Skip ROM（跳躍ROM指令）[CCH]這條指令使芯片不對(duì)ROM編碼做出反應(yīng)，在單總線的情況之下，為了節(jié)省時(shí)間則可以選用此指令。如果在多芯片掛接時(shí)使用此指令將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。Read Scratchpad （從RAM中讀數(shù)據(jù)）[BEH]此指令將從RAM中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址0開始，一直可以讀到地址9，完成整個(gè)RAM數(shù)據(jù)的讀出。芯片允許在讀過程中用復(fù)位信號(hào)中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時(shí)間。Convert T（溫度轉(zhuǎn)換）[44H]收到此指令后芯片將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的溫度值放入RAM的第2地址。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出“1”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持500MS，來維持芯片工作。與DS18B20的所有通訊都是由一個(gè)單片機(jī)的復(fù)位脈沖和一個(gè)DS18B20的應(yīng)答脈沖開始的。單片機(jī)先發(fā)一個(gè)復(fù)位脈沖，保持低電平時(shí)間最少480μs，最多不能超過960μs。然后，單片機(jī)釋放總線，等待DS18B20的應(yīng)答脈沖。DS18B20在接受到復(fù)位脈沖后等待15～60μs才發(fā)出應(yīng)答脈沖。應(yīng)答脈沖能保持60～240μs。單片機(jī)從發(fā)送完復(fù)位脈沖到再次控制總線至少要等待480 μs。讀時(shí)隙需15～60 μs，且在2次獨(dú)立的讀時(shí)隙之間至少需要1 μs的恢復(fù)時(shí)間。讀時(shí)隙起始于單片機(jī)拉低總線至少1 μs。DSl8820在讀時(shí)隙開始15μs后開始采樣總線電平。寫時(shí)隙需要15～75 μs，且在2次獨(dú)立的寫時(shí)隙之間至少需要1μs的恢復(fù)時(shí)間。寫時(shí)隙起始于單片機(jī)拉低總線。 DS18B20的硬件設(shè)計(jì) 。如圖： 顯示模塊本系統(tǒng)顯示模塊分兩種：接收端顯示模塊用LCD1602液晶模塊。發(fā)送端使用數(shù)碼管顯示。 接收端顯示模塊本設(shè)計(jì)在接收端部分采用LCD1602液晶顯示模塊來顯示溫度，,P0由上拉電阻提高驅(qū)動(dòng)能力，作為數(shù)據(jù)輸出并作為L(zhǎng)CD的驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)/命令選擇RS，R/W端則配置成寫。 LCD1602液晶顯示模塊電路圖 發(fā)送端顯示模塊本設(shè)計(jì)在發(fā)送端部分采用數(shù)碼管顯示，P0由上拉電阻提高驅(qū)動(dòng)能力，作為數(shù)據(jù)輸出。： 報(bào)警電路當(dāng)外界溫度超過預(yù)設(shè)溫度上下限時(shí)，為更加有效的引起用戶的注意，及時(shí)關(guān)注溫度的變化，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了聲報(bào)警電路。該電路由蜂鳴器和NPN三極管組成。 接收端報(bào)警電路 接收端與PC機(jī)通信本系統(tǒng)采用MAX232來完成TTL EIA（美國(guó)電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）雙向電平轉(zhuǎn)換。MAX232內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，僅需+5 V電源便可工作，使用十分方便，其與AT89S52連接時(shí)可以采用最簡(jiǎn)單的方式連接（），MAX232的T1 IN引腳與89S52的串行輸入口線P3．1TXD相連，R1 OUT引腳與89S52的串行輸入口線P3．0RXD相連，MAX232的T1 OUT、R1 IN分別于與RS232的3引腳相連。MAX232泵電源引腳必須接0．1μf 電容，如圖中的CCCC10。 單片機(jī)與PC機(jī)串口通信電路 電源電路設(shè)計(jì)A、本系統(tǒng)單片機(jī)需要一組＋5V電源。該電路是把市電220V交流電壓經(jīng)電壓器降壓至8V，輸入進(jìn)行全橋整流，成為脈動(dòng)直流，經(jīng)過，一級(jí)濾波后送至三端穩(wěn)壓集成電路lm7805穩(wěn)壓，再經(jīng)二級(jí)濾波后即為＋5V輸出，C1，C3是一級(jí)濾波電容，U1是穩(wěn)壓管lm7805，C4是二級(jí)濾波電容。 +5V電源電路B、本系統(tǒng)無線模塊需要一＋。該電路把先前轉(zhuǎn)換得到的＋5V電源經(jīng)過低壓差電壓調(diào)節(jié)器lm1117轉(zhuǎn)換為＋。 無線模塊+ 其他外圍電路本系統(tǒng)需要在溫度過高的情況下驅(qū)動(dòng)繼電器，打開通風(fēng)系統(tǒng)。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) 發(fā)送端軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)發(fā)送端采用DS18B20溫度傳感器采集溫度，經(jīng)AT89S52收集處理數(shù)據(jù)，溫度數(shù)據(jù)數(shù)碼管顯示，如果溫度過高，則單片機(jī)控制繼電器工作，再由nRF24L01模塊發(fā)送到接收端。其中包括DS18B20和nRF24L01模塊的初始化配置。 發(fā)送端程序流程圖 接收端軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)接收端采用nRF24L01無線模塊接收發(fā)送端傳來的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)AT89S52在LCD1602液晶顯示器上顯示。溫度過高則報(bào)警電路工作。最后單片機(jī)把數(shù)據(jù)經(jīng)串口傳輸給PC機(jī)。其中包括nRF