智能溫度傳感器應(yīng)用第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三I/OVDD64位ROM的位結(jié)構(gòu)如下圖所示。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三前兩個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息。第3和第4字節(jié)是TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5字節(jié)為配置寄存器，其內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。第6、7、8字節(jié)保留未用，為全邏輯1。第9字節(jié)讀出前面8個(gè)字節(jié)的CRC碼，用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。高速暫存RAM的9字節(jié)信息第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不用改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即用來(lái)設(shè)置分辨率，定義方法如下：R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/ms00993.750110187.510113751112750配置寄存器的字節(jié)定義及分辨率的設(shè)置規(guī)定第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存儲(chǔ)器的第1、2字節(jié)。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625/LSB形式表示。溫度值格式如下：LS字節(jié)SSSSSMS字節(jié)當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，當(dāng)符號(hào)位S=1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換溫度后的數(shù)據(jù)值格式第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三溫度/二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100010191H+10.125000000001010001000A2H+0.500000000000010000008H000000000000000000000H-0.51111111111111000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90HDS18B20溫度與測(cè)得二進(jìn)制數(shù)值對(duì)應(yīng)表第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三DS18B20測(cè)溫原理第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三上圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率隨溫度變化明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置為—55攝氏度時(shí)對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直至計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。DS18B20測(cè)溫原理第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三DS18B20的主要ROM命令（1）ReadROM[33H]（2）MatchROM[55H]（3）SkipROM[0CCH]（4）SeachROM[0F0H]（5）AlarmSearch[0ECH]（6）WriteScratchpad[4EH]（7）ReadScratchpad[0BEH]（8）CopyScratchpad[48H]（9）ConvertT[44H]（10）RecallE2[0B8H]（11）ReadPowerSupply[0B4H]第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法轉(zhuǎn)換完畢的溫度數(shù)據(jù)存放在LS字節(jié)和MS字節(jié)，MS字節(jié)的低半字節(jié)和LS字節(jié)的高半字節(jié)合成一個(gè)字節(jié)，化成十進(jìn)制后為溫度的整數(shù)部分。

LS字節(jié)的低半字節(jié)化成十進(jìn)制后，就是溫度的小數(shù)部分。采用1位數(shù)碼管來(lái)顯示小數(shù)，即精確到0.1度，小數(shù)部分二進(jìn)制和十進(jìn)制的近似對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：小數(shù)二進(jìn)制值0123456789ABCDEF十進(jìn)制值0112334456678899第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三DS18B20應(yīng)用實(shí)例——數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)1、功能要求：數(shù)字溫度計(jì)要求測(cè)溫范圍在，誤差在以內(nèi)，用LED數(shù)碼管直讀顯示。2、方案論證：傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電耦和熱電阻，測(cè)出的一般是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要較多的硬件支持，硬件電路和軟件設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，成本也不低。本設(shè)計(jì)采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，測(cè)溫范圍為，分辨率最大可達(dá)。DS18B20可以直接讀出被測(cè)溫度值，采用3線制與單片機(jī)相連，減少了外部硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。

第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三總體電路結(jié)構(gòu)框圖按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成：主控制器、測(cè)溫電路和顯示電路。DS18B20應(yīng)用實(shí)例——數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三3、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)——方案之一第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三方案二：某實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的部分硬件電路第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三3、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)——數(shù)字溫度計(jì)實(shí)調(diào)第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三系統(tǒng)程序主要包括C程序主函數(shù)、DS18B20復(fù)位函數(shù)、DS18B20寫(xiě)字節(jié)函數(shù)、DS18B20讀字節(jié)函數(shù)、溫度計(jì)算轉(zhuǎn)換函數(shù)和顯示函數(shù)等。1、主函數(shù)其主要功能是初始化并負(fù)責(zé)溫度的讀出、處理計(jì)算及顯示。溫度測(cè)量每2s進(jìn)行一次。4、系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)組及全局變量的初始化定義以及延時(shí)子函數(shù)。第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三主函數(shù)和掃描顯示子函數(shù)第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三總線t0時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖（最短為480us的低電平信號(hào)），接著在t1時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)，DS18B20在總線的上升沿之后等待15-60us，然后在t2時(shí)刻發(fā)出存在脈沖（低電平持續(xù)60-240us），單片機(jī)接收到低電平脈沖說(shuō)明復(fù)位成功，否則需重新進(jìn)行復(fù)位操作。DS18B20復(fù)位時(shí)序第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三DS18B20復(fù)位函數(shù)注：復(fù)位函數(shù)必須嚴(yán)格按照時(shí)序圖編寫(xiě)，尤其應(yīng)注意延時(shí)時(shí)間的準(zhǔn)確性。第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三當(dāng)主機(jī)總線t0時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)就產(chǎn)生寫(xiě)時(shí)間間隙。從t0時(shí)刻開(kāi)始15us之內(nèi)主機(jī)應(yīng)將所需寫(xiě)的位送到總線上，DS18B20在t0后15-60us內(nèi)對(duì)總線電平采樣。連續(xù)寫(xiě)2位的間隙應(yīng)大于1us。DS18B20寫(xiě)0和寫(xiě)1時(shí)序DS18B20寫(xiě)0時(shí)序DS18B20寫(xiě)1時(shí)序第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三DS18B20寫(xiě)字節(jié)函數(shù)第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三主機(jī)總線t0時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，總線只需保持低電平1-4us，之后在t1時(shí)刻將總線拉高產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在t1時(shí)刻后t2時(shí)刻前有效，t2距t015us，也就是說(shuō)t2時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位并在t0后的60-120us內(nèi)釋放總線。連續(xù)讀2位的間隙應(yīng)大于1us。DS18B20讀字節(jié)時(shí)序第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三DS18B20讀字節(jié)時(shí)序第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三溫度數(shù)據(jù)處理程序?qū)?2位溫度值進(jìn)行BCD碼轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。溫