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1、单线数字温度传感器DS18B20的原理与应用单线数字温度传感器DS18B20的原理与应用zhangting导语：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。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进展各种操纵的软件流程图。关键词单线制1-Wire时隙A/D变换美国DALLAS公司消费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
2、总线上可挂接任意多个DS1820芯片。从DS1820读出的信息或者写入DS1820的信息，仅需要一根口线单线接口。读写及温度变换功率;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进展各种操纵的软件流程图。DS1820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-5575，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
3、失性的报警搜索命令可识别哪片DS1820超温度限DS1820引脚及功能DS1820的引脚见图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。DS1820的工作原理DS1820的内部构造如图所示。由图可知，DS1820由三个主要数字器件组成：64bit闪速ROM；温度传感器；非易失性温度报警触发器TH和TL。64bit闪速ROM的构造如下：它既可寄生供电也可由外部电源供电。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
4、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，假如计数器到达0之前，门电路未关闭，那么温度存放器的值将增加，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展补偿，计数器重新开场计数直到回零。假如门电路仍然未关闭，那么重复以上经过。温度表示值为9bit，高位为符号位，其构造如下：对DS1820的使用，多采用单片机实现数据收集。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，进而实现多点温度检测系统。系统对DS1820的操纵以ROM命令和存储器命令形式出现。
5、3.1ROM命令代码及其含义READROM命令代码33H：假如只有一片DS1820，可用此命令读出其序列号，假设在线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纵将针对在线的所有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或者低于TL中的数值时，此命令可以读出报警的DS1820。3.2存储器操纵命令代码及其含义WRITESCRAT
6、CHPAD命令代码4EH：写两个字节的数据到温度存放器。READSCRATCHPAD命令代码BEH：读取温度存放器的温度值。COPYSCRATCHPAD命令代码48H：将温度存放器的数值拷贝到EERAM中，保证温度值不丧失。CONVERT命令代码44H：启动在线DS1280做温度A/D转换。RECALLEE命令代码B8H：将EERAM中的数值拷贝到温度存放器中。READPOWERSUPPLY命令代码B4H：在本命令送到DS1280之后的每一个读数据间隙，指出电源形式：“0为寄生电源；“1为外部电源。DS1820单线通讯功能是分时完成的，它有严格的时隙概念。因此系统对DS1820的各种操纵必须按
7、协议进展。操纵协议为：初始化DS1820发复位脉冲发ROM功能命令发存储器操纵命令处理数据。各种操纵的时序图如图所示。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4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处于写存储器操纵和温度A/D变换操纵时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10s。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，为了操纵方便我们用89C51的P1.1口作发送口Tx,P1.2口作接
8、收口Rx。通过试验我们发现此种方法可挂接DS1820数十片，间隔可到达米，而用一个口时仅能挂接10片DS1820，间隔仅为20米。同时由于读写在操纵上是分开的故不存在信号竞争问题。无论是单点还是多点温度检测，在系统安装及工作之前，应将主机逐个与DS1820挂接，读出其序列号。其工作经过为：主机Tx发一个脉冲，待“电平大于480s后，复位DS1820，待DS1820所发响应脉冲由主机Rx接收后，主机Tx再发读ROM命令代码33H低位在前，然后发一个脉冲15s并接着读取DS1820序列号的一位。用同样方法读取序列号的56位。对于图系统的DS1820操纵的总体流程图如图所示。它分三步完成：系统通过反复操纵，搜索DS1820序列号；启动所有在线DS1820做温度A/D变换；逐个读出在线DS1820变换后的温度数据。主机启动温度变换并读取温度值的具体流程图如图所示；主机写入存储器数据具体流程图如所示。当有更多的检测点需要测温时，可利用89C51的其它口进展扩展。同时，也可利用89C51的串行通讯口RXD，TXD与上位计算机进展通讯，进而构成微机温度测量系统网。0