DS18B20温度传感器接口设计报告

发表于2010-03-13 1733人浏览 1人跟帖总热度:11

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满意答案DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，这个很多单片机应用的书上都有介绍，学校入门练手用的。给你贴一篇吧。
摘　要：介绍单线数字温度传感器DS1820的特性及工作原理，给出了DS1820与89C51单片机接口的应用实例，以及由DS1820组成温度检测系统的方法，并给出了对DS1820进行各种操作的软件流程图。
关键词：单线制（1-Wire)时隙A/D变换
美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS1820，可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。由于每片DS1820含有唯一的硅串行数所以在一条总线上可挂接任意多个DS1820芯片。从DS1820读出的信息或写入DS1820的信息，仅需要一根口线（单线接口）。读写及温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS1820供电，而无需额外电源。DS1820提供九位温度读数，构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件。
本文给出了DS1820与89C51单片机接口的应用实例和DS1820组成温度检测系统的方法，并给出了对DS1820进行各种操作的软件流程图。
１DS1820的特性
•单线接口：仅需一根口线与MCU连接
•无需外围元件
•由总线提供电源
•测温范围为-55℃～75℃，精度为0.5℃
•九位温度读数
•A/D变换时间为200ms
•用户自设定温度报警上下限，其值是非易失性的
•报警搜索命令可识别哪片DS1820超温度限
２DS1820引脚及功能
DS1820的引脚见图１（PR35封装）。
GND：地；
DQ：数据输入／输出脚（单线接口，可作寄生供电）；
VDD：电源电压。
３DS1820的工作原理
DS1820的内部结构如图２所示。由图２可知，DS1820由三个主要数字器件组成：
①64bit闪速ROM；②温度传感器；③非易失性温度报警触发器TH和TL。64bit闪速ROM的结构如下：
它既可寄生供电也可由外部５Ｖ电源供电。在寄生供电情况下，当总线为高电平时，DS1820从总线上获得能量并储存在内部电容上当总线为低电平时，由电容向DS1820供电。
DS1820的测温原理：内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数，低温时振荡器的脉冲可以通过门电路，而当到达某一设置高温时振荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置为-55℃时的值，如果计数器到达0之前，门电路未关闭，则温度寄存器的值将增加，这表示当前温度高于-55℃。同时，计数器复位在当前温度值上，电路对振荡器的温度系数进行补偿，计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍然未关闭，则重复以上过程。温度表示值为9bit，高位为符号位，其结构如下：
对DS1820的使用，多采用单片机实现数据采集。处理时，将DS1820信号线与单片机一位口线相连，单片机可挂接多片DS1820，从而实现多点温度检测系统。
系统对DS1820的操作以ROM命令和存储器命令形式出现。
3.1ROM命令代码及其含义
•READROM命令代码［33H］：如果只有一片DS1820，可用此命令读出其序列号，若在线DS1820多于一个，将发生冲突。
•MATCHROM命令代码［55H］：多个DS1820在线时，可用此命令匹配一个给定序列号的DS1820，此后的命令就针对该DS1820。
•SKIPROM命令代码［CCH］：此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有DS1820。
•SEARCHRDH命令代码［F0H］：用以读出在线的DS1820的序列号。
•ALARMSEARCH命令代码［ECH］：当温度值高于TH或低于TL中的数值时，此命令可以读出报警的DS1820。
3.2存储器操作命令代码及其含义
•WRITESCRATCHPAD命令代码［4EH］：写两个字节的数据到温度寄存器。
•READSCRATCHPAD命令代码[BEH]：读取温度寄存器的温度值。
•COPYSCRATCHPAD命令代码［48H］：将温度寄存器的数值拷贝到EERAM中，保证温度值不丢失。
•CONVERT命令代码［44H］：启动在线DS1280做温度A/D转换。
•RECALL EE命令代码［B8H］：将EERAM中的数值拷贝到温度寄存器中。
•READPOWERSUPPLY命令代码［B4H］：在本命令送到DS1280之后的每一个读数据间隙，指出电源模式：“0”为寄生电源；“1”为外部电源。
DS1820单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念。因此系统对DS1820的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS1820（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。各种操作的时序图如图３和图４所示。
４温度检测系统原理及程序流程图
温度检测系统原理图如图５所示，采用寄生电源供电方式。为保证在有效的DS1820时钟周期内，提供足够的电流，我们用一个MOSFET管和89C51的一个I/O口（P1.0）来完成对DS1820总线的上拉。当DS1820处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10μs。采用寄生电源供电方式时VDD必须接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的，为了操作方便我们用89C51的P1.1口作发送口Tx，P1.2口作接收口Rx。通过试验我们发现此种方法可挂接DS1820数十片，距离可达到５０米，而用一个口时仅能挂接10片DS1820，

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