毕业论文-移专-陈龙-修改2 - 图文(4)

武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计（论文）

独特的单线接口方式，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。测温范围 －55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温。工作电源为 3~5V/DC。在使用中不需要任何外围元件，测量结果以9~12位数字量方式串行传送。不锈钢保护管直径Φ6，适用于DN15~25, DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温，标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选，PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。

负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列见图2.8所示。

该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域、轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制、供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制、汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。 2.5.2 DS18B20的初始化与读写操作

1. DS18B20的初始化

（1） 先将数据线置高电平“1”；

（2） 延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）； （3） 数据线拉到低电平“0”；

（4） 延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）； （5） 数据线拉到高电平“1”；

（6） 延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）；

（7） 若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒；

（8） 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。

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DS18B20的的初始化见图2.9所示。

图2.9 DS18B20的的初始化

2. DS18B20的写操作

（1） 数据线先置低电平“0”；

（2） 延时确定的时间为15微秒；

（3） 按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）； （4） 延时时间为45微秒；

（5） 将数据线拉到高电平；

（6） 重复上（1）到（6）的操作直到所有的字节全部发送完为止；

（7） 最后将数据线拉高。

在这里要注意的是（3），写数据时时1bit单独传送，这里有两种情况。 当需要传送“1”时，单片机应该给DS18B20芯片的DQ接口赋低电平，大约15秒以后，将DQ释放为高电平，延时约45微妙即可。

当需要传送“0”时，单片机应该给DS18B20芯片的DQ接口赋低电平，并且持续拉低最少60微妙，然后将DQ释放为高电平，再延时约15秒即可。

DS18B20的写操作时序图见图2.10所示。

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图2.10 DS18B20的写操作时序图

3. DS18B20的读操作 （1）将数据线拉高“1”； （2）延时2微秒；

（3）将数据线拉低“0”； （4）延时15微秒；

（5）将数据线拉高“1”；

（6）延时15微秒；

（7）读数据线的状态得到一个状态位，并进行数据处理；

（8）延时30微秒；

这里只要按以上操作将状态位的各各bit按顺序储存好即可。 DS18B20的读操作时序图见图2.11所示。

图2.11 DS18B20的读操作时序图

2.5.3 DS18B20的指令与格式

DS18B20温度格式图见图2.12所示。

图2.12 DS18B20温度格式图

这是12位转化后得到的12位数据，存储在DS18B20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

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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FE6FH，-55℃的数字输出为FC90H 。 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,后者存放高温度和低温度触发器 TH、TL和结构寄存器。配置寄存器，该字节各位的意义见表2.2所示。 表2.2 配置寄存器结构 温度 +125℃ +85℃ +25.0625℃ +10.125℃ +0.5℃ 0℃ -0.5℃ -10.125℃ -25.0625℃ -55℃ 数据输出（二进制） 0000 0111 1101 0000 0000 0101 0101 0000 0000 0001 1001 0001 0000 0000 1010 0010 0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1000 1111 1111 0101 1110 1111 1110 0110 1111 1111 1100 1001 0000 数据输出（十六进制） 07D0 0550 0191 00A2 0008 0000 FFF8 FF5E FE6F FC90 高速暂存存储器由9个字节组成。其分配见表2.3所示，当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字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。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。第九个字节是冗余检验字节。 表2.3 DS18B20暂存寄存器分布 寄存器内容 13

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温度值低位 （LS Byte） 温度值高位 （MS Byte） 高温限值（TH） 低温限值（TL） 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC校验值 0 1 2 3 4 5 6 7 8

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16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。 ROM指令表见表2.4所示，RAM指令表见表2.5所示。

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