1、第十講、DS18B20的使用 電子信息學(xué)院 電子技術(shù)教研室,DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS公司生產(chǎn)的1Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點。 DS18B20具有唯一的序列號，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。,DS18B20的主要特征： 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。 最高12位分辨率，精度可達(dá)土0.5攝氏度。 12位分辨率時的最大工作周期為750毫秒。 可選擇數(shù)據(jù)線寄生電源工作方式。 檢測溫度范圍為55C +125C 內(nèi)置EEPROM，限溫報警功能。 64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機(jī)掛接。 多樣封裝形式，

2、適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。,DS18B20芯片封裝結(jié)構(gòu)：,DS18B20詳細(xì)引腳功能描述：,序號名稱 引腳功能描述 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總 線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電 源下，也可以向器件提供電源。 VDD 可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄 生電源時，此引腳必須接地。,DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：,DS18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源： 、ROM 只讀存儲器，用于存放DS18B20的ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的是 H），后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56位的CRC碼（冗余校驗）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時設(shè)置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM

3、。 、RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個字節(jié)RAM，每個字節(jié)為8位。第1、2個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值（溫度寄存器），第3、4個字節(jié)是用戶EEPROM（溫度報警值TH、TL儲存）的鏡像。在上電復(fù)位時其值將被刷新。第5個字節(jié)則是用戶第3個EEPROM的鏡像（配置寄存器）。第6、7、8個字節(jié)為計數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計算的暫存單元。第9個字節(jié)為前8個字節(jié)的CRC碼。 、EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都

4、存在鏡像，以方便用戶操作。,DS18B20 內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)：,DS18B20 溫度寄存器格式：,測得的溫度值以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存放于溫 度寄存器中。S為符號位，S=0時，表示溫度值為 正；S=1 時表示溫度值為負(fù)。主機(jī)讀取數(shù)據(jù)后， 先將數(shù)據(jù)補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計算其十進(jìn)制值。,配置寄存器(Configuration Register)： 用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，DS18B20 工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。,0 R1 R0 1 1 1 1 1 分辨率設(shè)置表： R1 R0 分辨率/bit 溫度最大轉(zhuǎn)換時間/ms 0 0 9 93.75 0 1 10 187.5 1 0

5、 11 375 1 1 12 750,單片機(jī)對DS18B20操作流程： 1、 復(fù)位：首先復(fù)位，由單片機(jī)給DS18B20單總線至少480uS的低電平信號。當(dāng)DS18B20接到此復(fù)位信號后則會在1560uS后回發(fā)一個芯片的存在脈沖。 2、存在脈沖：在復(fù)位后，單片機(jī)將數(shù)據(jù)單總線拉高，在1560uS后接收一個60240uS的低電平信號存在脈沖。通信雙方達(dá)成了基本的協(xié)議，之后是單片機(jī)與DS18B20間的數(shù)據(jù)通信。如果復(fù)位低電平的時間不足或是單總線的電路斷路都不會接到存在脈沖，在設(shè)計時要注意意外情況的處理。,3、單片機(jī)發(fā)送ROM指令：雙方達(dá)成協(xié)議之后將進(jìn)行交流，ROM指令共有5條，一個工作周期發(fā)一條，RO

6、M指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報警芯片搜索。ROM指令為8位長度，功能是對片內(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器件并作處理。 4、單片機(jī)發(fā)送存儲器操作指令：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，接著（不間斷）發(fā)送存儲器操作指令。操作指令同樣為8位，共6條，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中的報警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。存儲器操作指令的功能是命令18B20工作，是芯片控制的關(guān)鍵。,5、執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個存儲器操作指令結(jié)束后進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，此操作視存儲器操作指

7、令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則單片機(jī)必須等待18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時間為500uS。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循18B20的讀寫時序來操作。 要讀出當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個周期為復(fù)位、跳過ROM指令、執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換存儲器操作指令、等待500uS溫度轉(zhuǎn)換時間。第二個周期為復(fù)位、跳過ROM指令、執(zhí)行讀RAM的存儲器操作指令、讀數(shù)據(jù)（最多為9個字節(jié)，中途可停止，只讀簡單溫度值則讀前2個字節(jié)即可）。,DS28B20芯片ROM指令表： Read ROM（讀ROM）33H 這個命令允許總線單片機(jī)讀到DS18B20的64位ROM。只當(dāng)總線上只存在一個DS18B20時才可以用此指令，

8、如果掛接不只一個，通信時將會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。 Match ROM（指定匹配芯片）55H 這個指令后面緊跟著由單片機(jī)發(fā)出了64位序列號，當(dāng)總線上有多只DS18B20時，只有與控制發(fā)出的序列號相同的芯片才可以做出反應(yīng)，其它芯片將等待下一次復(fù)位。這條指令適應(yīng)單芯片和多芯片掛接。,Skip ROM（跳躍ROM指令）CCH 這條指令使芯片不對ROM編碼做出反應(yīng)，單總線的情況，為節(jié)省時間可以選用此指令。如果在多芯片掛接時使用此指令將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯誤出現(xiàn)。 Search ROM（搜索芯片）F0H 在芯片初始化后，搜索指令允許總線上掛接多芯片時用排除法識別所有器件的64位ROM。 Alarm Searc

9、h（報警芯片搜索）ECH 在多芯片掛接情況，報警芯片搜索指令只對符合溫度高于TH或小于TL報警條件的芯片做出反應(yīng)。只要芯片不掉電，報警狀態(tài)將被保持，直到再一次測得溫度達(dá)不到報警條件為止。,DS18B20芯片存儲器操作指令表： Write Scratchpad （向RAM中寫數(shù)據(jù)）4EH 這是向RAM中寫入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫入的兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)將會被存到地址2（報警RAM之TH）和地址3（報警RAM之TL）。寫入過程中可以用復(fù)位信號中止寫入。 Read Scratchpad （從RAM中讀數(shù)據(jù)）BEH 此指令從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RAM數(shù)據(jù)的讀出。芯片允

10、許在讀過程中用復(fù)位信號中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時間。,Copy Scratchpad （將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM中）48H 此指令將RAM中的數(shù)據(jù)存入EEPROM中，以使數(shù)據(jù)掉電不丟失。此后由于芯片忙于EEPROM儲存處理，當(dāng)單片機(jī)發(fā)一個讀時間隙時，總線上輸出“0”，當(dāng)儲存工作完成時，總線將輸出“1”。在寄生工作方式時必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持10MS，來維持芯片工作。 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1、2地址。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)單片機(jī)發(fā)一個讀時間隙時，總線上輸出“

11、0”，當(dāng)儲存工作完成時，總線將輸出“1”。在寄生工作方式時必須在發(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。,Recall EEPROM（將EEPROM中的報警值復(fù)制到RAM）B8H 此指令將EEPROM中的報警值復(fù)制到RAM中的第3、4個字節(jié)里。由于芯片忙于復(fù)制處理，當(dāng)單片機(jī)發(fā)一個讀時間隙時，總線上輸出“0”，當(dāng)儲存工作完成時，總線將輸出“1”。另外，此指令將在芯片上電復(fù)位時被自動執(zhí)行。這樣RAM中的兩個報警字節(jié)位將始終為EEPROM中數(shù)據(jù)的鏡像。 Read Power Supply（工作方式切換）B4H 此指令發(fā)出后發(fā)出讀時間隙，芯片會返回它的電源狀態(tài)字，“0”為寄生電

12、源狀態(tài)，“1”為外部電源狀態(tài)。,DS18B20復(fù)位及應(yīng)答關(guān)系示意圖：,DS18B20讀寫時間隙： 數(shù)據(jù)讀寫是通過時間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換的。 寫時間隙：,寫時間隙分為寫“0”和寫“1”，時序如圖7。在寫數(shù)據(jù)時間隙的前15uS總線需要是被控制器拉置低電平，而后則將是芯片對總線數(shù)據(jù)的采樣時間，采樣時間在1560uS，采樣時間內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫“1”，如果控制器將總線拉低則表示寫“0”。每一位的發(fā)送都應(yīng)該有一個至少15uS的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù)“0”或“1”應(yīng)該在45uS內(nèi)完成。整個位的發(fā)送時間應(yīng)該保持在60120uS，否則不能保證通信的正常。,讀時間隙：,讀時間隙時控制的采樣時間應(yīng)該更加的精確才行，讀時間隙時必須先由主機(jī)產(chǎn)生至少1uS的低電平，表示讀時間的起始。隨后