电子实验室内部资料 温度传感器DS18B20 2011第一版 1 工作原理： DS18B20 的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流 程之前我们有必要了解 18B20的内部存储器资源。18B20 共有三种形态的存储器温度传感器的种类众多，DALLAS（达拉斯）公司生产的 DS18B20 温度传资源，它们分别是：ROM 只读存储器，用于存放 DS18B20ID 编码，其前 8 位感器，体积超小，硬件开销超低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得 是单线系列编码（DS18B20 的编码是19H） ，后面48 位是芯片唯一的序列号，DS18B20 更受欢迎。 最后 8位是以上 56的位的 CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20 共 64 位 ROM。 RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，主要特征： 数据在掉电后丢失，DS18B20 共9 个字节 RAM，每个字节为 8 位。第1、2 个? 全数字温度转换及输出。 字节是温度转换后的数据值信息，第 3、4 个字节是用户 EEPROM（常 ? 先进的单总线数据通信。 用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第 5 个字节则是户? 最高 12 位分辨率，精度可达土 0.5摄氏度。 第 3 个 EEPROM的镜像。第 6、7、8 个字节为计数寄存器，是为了让用户得? 12 位分辨率时的最大工作周期为 750 毫秒。 到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第 9 个? 可选择寄生工作方式。 字节为前 8个字节的 CRC码。EEPROM 非易失性记忆体，用于存放长期需要? 检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F) 保存的数据，上下限温度报警值和校验数据， DS18B20共3位EEPROM，并在 ? 内置 EEPROM，限温报警功能。 RAM 都存在镜像，以方便用户操作。 操作流程： ? 64 位光刻 ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。 1， 复位：首先对 DS18B20 芯片进行复位，复位就是由控制器（单片机）给 ? 多样封装形式，适应不同硬件系统。 DS18B20单总线至少 480uS 的低电平信号。当 18B20 接到此复位信号后则会在 引脚： 15~60uS 后回发一个芯片的存在脉冲。 ·GND 电压地 ·DQ 单数据总线 ·VDD 电源电压 ·NC 空引脚 2， 存在脉冲：在复位电平结束之后，控制器应该将数据单总线拉高，以便于在 15~60uS 后接收存在脉冲，存在脉冲为一个 60~240uS 的低电平信号。至此，通信双方已经达成了基本的协议，接下来将会是控制器与 18B20 间的数据通信。如 果复位低电平的时间不足或是单总线的电路断路都不会接到存在脉冲，在设计时 要注意意外情况的处理。 3， 控制器发送 ROM 指令： ROM 指令共有 5条，每一个工作周期只能发 一条，ROM指令分别是读 ROM 数据、指定匹配芯片、跳跃 ROM、芯片搜索、报警芯片搜索。ROM指令为 8 位长度，功能是对片内的 64位光刻 ROM 进行 操作。其主要目的是为了分辨一条总线上挂接的多个器件并作处理。诚然，单总 线上可以同时挂接多个器件，并通过每个器件上所独有的 ID号来区别，一般只 挂接单个 18B20芯片时可以跳过 ROM 指令（注意：此处指的跳过 ROM 指令 并非不发送 ROM指令，而是用特有的一条“跳过指令” ）。 4， 控制器发送存储器操作指令：在 ROM 指令发送给 18B20 之后，紧接着（不 间断）就是发送存储器操作指令。操作指令同样为 8 位，共 6 条，存储器操作 指令分别是写 RAM 数据、读RAM 数据、将 RAM 数据复制到 EEPROM、温 度转换、将 EEPROM中的报警值复制到 RAM、工作方式切换。存储器操作指令 的功能是命令 18B20 作什么样的工作，是芯片控制的关键。 5， 执行或数据读写：一个存储器操作指令结束后则将进行指令执行或数据的读 写，这个操作要视存储器操作指令而定。如执行温度转换指令则控制器（单片机） 必须等待 18B20 执行其指令一般转换时间为 500uS。如执行数据读写指令则需要 电子实验室内部资料 温度传感器DS18B20 2011第一版 2 严格遵循 18B20 的读写时序来操作。若要读出当前的温度数据我们需要执行两次工作周期，第一个周期为复位、跳过 ROM 指令、执行温度转换存储器操作指令、等待 500uS 温度转换时间。紧接着执行第二个周期为复位、跳过 ROM指令、执行读 RAM 的存储器操作指令、读数据（最多为 9 个字节，中途可停止，只读简单温度值则读前 2 个字节即可）。 DS18B20 芯片 ROM指令表 （方括号中的为16进制的命令字） Read ROM（读 ROM）[33H] 这个命令允许总线控制器读到 DS18B20 的 64位 ROM。只有当总线上只存在一个 DS18B20 的时候才可以使用此指令，如果挂接不只一个，当通信时将会发生数据冲突。 Match ROM（指定匹配芯片）[55H] 这个指令后面紧跟着由控制器发出了 64 位序列号，当总线上有多只 DS18B20 时，只有与控制发出的序列号相同的芯片才可以做出反应，其它芯片将等待下一次复位。这条指令适应单芯片和多芯片挂接。 Skip ROM（跳跃 ROM 指令）[CCH] 这条指令使芯片不对 ROM 编码做出反应，在单总线的情况之下，为了节省时间则可以选用此指令。如果在多芯片挂接时使用此指令将会出现数据冲突，导致错误出现。 Search ROM（搜索芯片）[F0H] 在芯片初始化后，搜索指令允许总线上挂接多芯片时用排除法识别所有器件的 64位 ROM。 Alarm Search（报警芯片搜索）[ECH] 在多芯片挂接的情况下，报警芯片搜索指令只对附合温度高于 TH 或小于 TL报警条件的芯片做出反应。只要芯片不掉电，报警状态将被保持，直到再一次测得温度什达不到报警条件为止。 Convert T（温度转换）[44H] 收到此指令后芯片将进行一次温度转换，将转换的温度值放入 RAM 的第 1、2 地址。此后由于芯片忙于温度转换处理，当控制器发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。在寄生工作方式时必须在发出此指令后立刻超用强上拉并至少保持 500MS，来维持芯片工作。 Recall EEPROM（将 EEPROM中的报警值复制到 RAM）[B8H] 此指令将 EEPROM中的报警值复制到 RAM 中的第 3、4 个字节里。由于芯片忙于复制处理，当控制器发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。另外，此指令将在芯片上电复位时将被自动执行。这样 RAM 中的两个报警字节位将始终为 EEPROM中数据的镜像。 Read Power Supply（工作方式切换）[B4H] 此指令发出后发出读时间隙，芯片会返回它的电源状态字，“0”为寄生电源状态，“1”为外部电源状态。 复位及应答关系时序图 写时序图 DS18B20 芯片存储器操作指令表 Write Scratchpad （向 RAM中写数据）[4EH] 这是向 RAM 中写入数据的指令，随后写入的两个字节的数据将会被存到地址 2 （报警RAM 之 TH）和地址 3（报警 RAM 之 TL）。写入过程中可以用复位信号中止写入。 Read Scratchpad （从RAM 中读数据）[BEH] 此指令将从 RAM 中读数据，读地址从地址 0 开始，一直可以读到地址 9，完成整个 RAM 数据的读出。芯片允许在读过程中用复位信号中止读取，即可以不读后面不需要的字节以减少读取时间。 Copy Scratchpad （将 RAM 数据复制到 EEPROM中）[48H] 此指令将 RAM 中的数据存入 EEPROM中，以使数据掉电不丢失。此后由于芯片忙于 EEPROM储存处理，当控制器发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。在寄生工作方式时必须在发出此指令后立刻超用强上拉并至少保持 10MS，来维持芯片工作。 读时序图 电子实验室内部资料 温度传感器DS18B20 2011第一版 3 写时序为写“0”和写“1”，时序如图 7。在写数据时间隙的前 15uS总线需要是被控制器拉置低电平，而后则将是芯片对总线数据的采样时间，采样时间在 15~60us，采样时间内如果控制器将总线拉高则表示写“1”，如果控制器将总线拉低则表示写“0”。每一位的发送都应该有一个至少 15us 的低电平起始位，随后的数据“0”或“1”应该在45uS 内完成。整个位的发送时间应该保持在 60~120us，否则不能保证通信的正常。 读时序控制的采样时间应该更加的精确才行，读时间隙时也是必须先由主机产生至少 1uS的低电平，表示读时间的起始。随后在总线被释放后的 15uS 中 DS18B20 会发送内部数据位，这时控制如果发现总线为高电平表示读出“1”，如果总线为低电平则表示读出数据“0”。每一位的读取之前都由控制器加一个起始信号。必须在读间隙开始的 15uS 内读取数据位才可以保证通信的正确。 DS18B20测试程序 void delay_18B20(unsigned int i)//延时1微秒 { while(i--); } void ds1820rst()/*ds1820复位*/ { unsigned char x=0; DQ = 1; //DQ复位 delay_18B20(4); //延时 DQ = 0; //DQ拉低 delay_18B20(100); //精确延时大于480us DQ = 1; //拉高 delay_18B20(40); } uchar ds1820rd()/*读数据*/ { unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i>0;i--) { DQ = 0; //给脉冲信号 dat>>=1; DQ = 1; //给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(10); } return(dat); } void ds1820wr(uchar wdata)/*写数据*/ { unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0; DQ = wdata&0x01; delay_18B20(10); DQ = 1; wdata>>=1; } } read_temp()/*读取温度值并转换*/ { uchar a,b; ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/ ds1820wr(0x44);//*启动温度转换*/ ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/ ds1820wr(0xbe);//*读取温度*/ a=ds1820rd(); b=ds1820rd(); tvalue=b; tvalue<<=8; tvalue=tvalue|a; tflag=b&0x80; if(tflag) //最高位为1，温度为负 { tvalue=b; tvalue<<=8; //读取的高8位数据装在temp高8位 tvalue=tvalue|a; tvalue=~tvalue+1; tp=tvalue*0.0625; } else { tvalue=b; tvalue<<=8; //读取的高8位数据装在temp高8位 tvalue=tvalue|a; tp=tvalue*0.0625; } tvalue=tvalue*(6.25);//温度值扩大100倍，精确到2位小? return(tvalue); } //显示程序读取温度： //disdata[0]=tvalue/10000;//百位数 //disdata[1]=tvalue000/1000;//十位数 // disdata[2]=tvalue00/100;//个位数 // disdata[3]=tvalue0/10;//显示第一个小数位 // disdata[4]=tvalue;//显示第二个小数位
时钟芯片DS18B20中文资料
