精品论文]基于ds1820的温度采集系统设计

精品论文]基于ds1820的温度采集系统设计内容摘要：

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位为 0，只要将测到的数值乘于 ；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。 例如 +125℃ 的数字输出为 07D0H， +℃ 的数字输出为0191H， ℃ 的数字输出为 FF6FH， 55℃ 的数字输出为 FC90H。 温度值 数字输出（二进制） 数字输出（ 16 进 制） +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 019H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 图 DS— 18B20 温度对照表 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 DS18B20温度传感器的 内部存储器 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。 高速暂存存储器除了配置寄存器外，还有其他 8个字节组成，其分配如下所示。 其中温度信息（第 1，2 字节）、 TH和 TL 值第 3， 4 字节、第 6～ 8 字节未用，表现为全逻辑 1；第 9 字节读出的是前面所有 8 个字节的 CRC 码，可用来保证通信正确。 图 DS18B20 内部储存器结构图 当 DS18B20 接收到温度转换命令后，开始启动转换。 转换完成后的温度值就以 16 位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第 1， 2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，数据格式以 ℃ /LSB 形式表示。 温度值格式如下： 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，先将补码变换为原码，再计算十进制值。 TH用户字节 1 TH用户字节 2 配置 寄存器 EEPROM 温度 LSD（ 50h） 温度 LSD（ 05h） CRC* 保留位 (FFh) 保留位 (10h) 保留位 (0Ch) 配置寄存器 TH用户字节 2* TH用户字节 1* 高速暂存器（上电状态） Byte1 Byte8 Byte0 Byte7 Byte6 Byte2 Byte5 Byte4 Byte3 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 DS18B20 完成温度转换后，就把测得的温度值与 TH， TL 作比较，若 TTH或 TTL,则将该器件内的告警标志置位，并对主机发出的告警搜索命令作出响应。 因此，可用多只DS18B20 同时测量温度并进行告警搜索。 CRC 的产生 在 64 b ROM 的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（ CRC）。 主机根据 ROM 的前56 位来计算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比较，以判断主机收到的 ROM数据是否正确。 64 位激光（刻）只读储存器 8 位 RCR 48 位序列号 8 位系列号 配置寄存器 该字节各位的意义如下： TM R1 R0 1 1 1 1 1 表 配置寄存器结构 低五位一直都是 1， TM是测试模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式。 在 DS18B20 出厂时该位被设置为 0，用户不要去改动。 R1 和 R0 用来设置分辨率，如下表所示：（ DS18B20 出厂时被设置为 12 位） R1 R0 分辨率 最大温度转换时间 /ms 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375 1 1 12 位 750 表 温度 值分辨率设置表 由表 可见，设定的分辨率越高，所需要的温度数据转换时间就越长。 因此，在实课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 际应用中要在分辨率和转换时间权衡考虑。 DS18B20 控制流程 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。 后面还要具体 讲述复位、读和写的时序。 ROM 指令表明了主机寻址一个或者多个DS18B20 中的某个或某几个，或者读取某个 DS18B20 的 64 位地址。 RAM 指令用于主机对DS18B20 内部 RAM 的操作。 指令集如表 和表 所示。 指令 约定代码 功能 温度转换 44H 启动 DS18B20 进行温度转换， 12 位转换时最长为 750ms（ 9 位为 ）。 结果存入内部 9 字节 ROM 中。 读暂 存器 0BEH 读内部 RAM9 字节内容 写暂存器 4EH 发出向内部 RAM 的 4 字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送两字节数据。 复制暂存器 48H 将 RAM 的第 4 字节的内容复制到EEPROM 中。 重读 EEPROM 0B8H 将 EEPROM 中的内容复制到 RAM 中的第 4 字节。 读供电方式 0B4H 读 DS18B20 的供电模式， 寄生供电时DS18B20 发送“ 0 ”，外接电源供电DS18B20 发送“ 1”。 表 RAM 指令 表 指令 代码 操作说明 温度转换 44H 开始启动 DS18B20 温度转换 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 读 ROM 33H 读 ROM 内容 匹配 ROM 55H 对指定器件操作 跳过 CCH 跳过器件识别 读暂存器 BEH 读暂存器内容 写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的 TH、 TL 字节 复制暂存器 48H 把暂存器的 TH、 TL 字节写到 ERAM 重写调用 ERAM B8H 把 ERAM 中的 TH、 TL 字节写到暂存器TH、 TL 字节 表 ROM 指令 表 备注： 对于寄生电源模式 下的 DS18B20，在温度转换和拷贝数据到 EEPROM 期间，必须给单总线一个强上拉。 总线上在这段时间内不能用其它活动。 总线控制器在任何时刻都可以通过发出复位信号中止数据传输。 TH、 TL 和配置寄存器这 3 个字节的写入必须在复位信号发起之前。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 对 DS18B20 的操作流程图如图 和 所示 a)复位操作流程 b)写操作流 程 c)读操作流程 指令操作流程图 上面两阶流程图说明了任何操作 DS18B20所应遵循的流程。 比如用户进行如下操作：先发送报警上下限值，并写入 EEPROM，然后让 DS18B20 做温度转换，最后读取温度值。 开始 总线置 1 并延时 返回 总线置 1 并延时480μS 总线置 1 返回 设循环次数为 8 延时 480μS 480μS 480μS 写 1 位数据 总线置 0 并延时16μS 开始 总线置 1，延时 16μS 8 位写完。 返回 设循环次数为 8 延时 100μS 480μS 480μS 写 1 位数据 总线置 0 并延时16μS 开始 总线置 1，延时 60μS 8 位写 完。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 DS18B20 的应用 DS18B20 测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点。 下面就是 DS18B20不同应用方式下的测温电路图： 图 测温原理图 1） DS18B20 的主要特性 ① 适应电压范围更宽，电压范围： ～ ，在寄生电源方式下可由数据线供电 ② 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 ③ DS18B20 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温 ④ DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内 ⑤ 温范围－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 时精度为 177。 ℃ ⑥ 可编程的分辨率为 9～ 12 位，对应的可分辨温度分别为 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可实现高精度测温 ⑦ 在 9 位分辨率时最多在 内把温度转换为数字， 12 位分辨率时最多在 750ms内把温度值转换为数字，速度更快 ⑧ 测量结果直接输出数字温度信号，以 一线总线 串行传送给 CPU，同时可传送 CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力 ⑨ 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。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 2） DS1820 的基 本操作指令 DS1820 的操作指令分为 ROM 操作命令和存储器操作命令。 （ 1）、 ROM 操作命令及其含义 Read ROM 指令代码（ 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。 Match ROM指令代码（ 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。 Skip ROM 指令代码（ CCh）：此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有 DS1820。 Search ROM 指令代码（ F0h）：用以读出在线的 DS1820 的序列号。 Alarm Search 指令代码（ 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。 （ 2）、存储器操作指令代码及其含义 Write Scratchpad 指令代码（ 4Eh）：写两个字节的数据到温度寄存器。 Read Scratchpad 指令代码（ BEh）：读取温度寄存器的温度值。 Copy Scratchpad指令代码（ 48h）：将温度寄 存器的数值拷贝到 EERAM 中，保证温度值不丢失。 Convert T 指令代码（ 44h）：启动在线 DS1280 做温度 A/D 转换。 Recall E2 指令代码（ B8h）：将 EERAM 中的数值拷贝到温度寄存器中。 Read Power Supply 指令代码（ 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。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 3） 温度测量的步骤 (1). Read ROM（ 33 h），每次对 DS1820进行操作之前都要对它进行初始 化，主要目的在于确定传感器已经连接到单总线上。 (2). Search ROM（ F0h），这条指令使处理器用排除的方法去辨别总线上的 DS1820。 (3). Match ROM（ 55。