1、内置EEPROM,限温报警功能64位光刻ROM,内置产品序列号,方便多机挂接多样式封装形式,适应不同硬件系统图(2-1)DS18B20引脚功能说明:如表(2-2)引脚功能GND电压地DQ单数据总线VDD电源电压NC空引脚内部结构功能图如图(2-3)2.3 DS18B20的工作原理及应用:DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成一个芯片之上,从而抗干扰能力更强,其一个工作周期可分为两个部分:温度检测与数据处理。DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同,只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同,且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低
2、温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变,所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。计数器1对 低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,计数器1的预置将重新被装入,计数器1重 新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器1的预置值。DS18B20有4个主
3、要的数据部件: (1)光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是:开始8位 (28H)是产品类型标号,接着的48位是该DS18B20自身的序列号,最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用 是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 (2)DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以 0.0625/LSB形式表达,其中S为符号位。DS18B20温度值格式表这是12位转化
4、后得到的12位数据,存储在18B20的两个8比特的RAM中,二进制中的前面5位是符号位,如果测得的温度大于0, 这5位为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际 温度。 例如+125的数字输出为07D0H,+25.0625的数字输出为0191H,-25.0625的数字输出为FF6FH,-55的数字输出为FC90H 。表2-4: DS18B20温度数据表表2-4(3)DS18B20温度传感器的存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存
5、放高温度和低温度触发器 TH、TL和结构寄存器。 (4)配置寄存器 该字节各位的意义如下:表2-5: 配置寄存器结构TMR1R01表2-5低五位一直都是1,TM是测试模式位,用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0,用 户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率,如下表所示:(DS18B20出厂时被设置为12位)如表2-6: 温度分辨率设置表 :分辨率温度最大转化时9位93.75ms10位187.5ms11位375ms12位750ms表2-64、高速暂存存储器 高速暂存存储器由9个字节组成,其分配如表5所示。当温度转换命令发布后,经转换所得的温度值以二字
6、节补码形式存放在 高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后,数据格式如表1所示。对应的温度计算: 当符号位S=0时,直接将二进制位转换为十进制;当S=1时,先将补码变为原码,再计算十进制值。表 2是对应的一部分温度值。第九个字节是 冗余检验字节。表2-7:DS18B20暂存寄存器分布寄存器内容字节地址温度值低位温度值高位高温限2低温限值3配置寄存器4保留567CRC校验值8表2-7根据DS18B20的通讯协议,主机(单片机)控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行 复位操作,复位成功后发送一条ROM
7、指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒,然后 释放,当DS18B20收到信号后等待1660微秒左右,后发出60240微秒的存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。如表2-8: ROM指令表指令约定代码读ROM33H读ds18b20温度传感器ROM中的编码(即64位地址)符合ROM55H发出此命令之后,接着发出 64 位 ROM 编码,访问单总线上与该编码相对应的 DS1820 使之作出响应,为下一步对该 DS1820 的读写作准备。搜索ROM0FOH用于确定挂接在同一总线上 DS1820 的个数和识别 64 位 ROM 地址
8、。为操作各器件作好准备。跳过ROM0CCH忽略 64 位 ROM 地址,直接向 DS1820 发温度变换命令。适用于单片工作。告警搜索命令0ECH执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响应。表2-8如表2-9: RAM指令表指 令功 能温度变换44H启动DS1820进行温度转换,12位转换时最长为750ms(9位为93.75ms)。结果存入内部9字节RAM中。读暂存器0BEH读内部RAM中9字节的内容写暂存器4EH复制暂存器48H将RAM中第3 、4字节的内容复制到EEPROM中重调 EEPROM0B8H将EEPROM中内容恢复到RAM中的第3 、4字节。读供电方式0B4H读DS182
9、0的供电模式。寄生供电时DS1820发送“ 0 ”,外接电源供电 DS1820发送“ 1 ”。表2-92.4DS18B20的结构DS18B20温度传感器的引脚有三个接口:一个接地口,一个电源电压接口(采用电源方式供电),一个单数据总线和单片机的一个I/O口连接。图2-10二DS18B20的工作原理DS18B20测温时,计数门打开,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数,进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定,每次测量前,首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中,减法计数器1和温度寄存器被预置在 -55 所对应的一个基数值。减法计数器1
10、对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1,减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正减法计数器的预置值,只要计数门仍未关闭就重复上述过程,直至温度寄存器值达到被测温度值,所测出的温度通过I/O口则传送到1602液晶上显示出当前的温度。当温度发生变化时,则对应的所测温度同样的在液晶上显示出来。三DS18B20的外部电路图连接(如图2-11)图2-12
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