电子1001班—G1063385—穆翠—数字温度计设计与制作(1) - 图文(3)

安徽财贸职业学院毕业设计 2．DS18B20结构简介

该芯片采用3脚PR－35封装或8脚SOIC封装，外部结构如图4-6所示。

图4-6 DS18B20的外部结构

DS18B20内部主要包括寄生电源、温度传感器、64 位激光ROM 单线接口、存放中间数据的高速暂存器（内含便笺式RAM），用于存储用户设定的温度上下限值的TH 和TL 解发器存储与控制逻辑、8 位循环冗余校验码（CRC）发生器等七部分，内部结构如图4-7所示。

图4-7 DS18B20内部结构

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安徽财贸职业学院毕业设计 寄生电源由二极管VD1、VD2 和寄生电容C 组成，电源检测电路用于判定供电方式，寄生电源供电时，VDD 端接地，器件从单线总线上获取电源，在DQ 线呈低电平时，改由C上的电压Vc继续向器件供电。该寄生电源有两个优点：第一，检测远程温度时无需本地电源；第二，缺少正常电源时也能读ROM。若采用外部电源VDD，则通过VD2 向器件供电。

光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，如图10所示。开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。主机操作ROM 的命令有五种，如表4-1所示。

图4-8 64位ROM的结构 表4-1 DS18B20的ROM命令

指令 读ROM（33H） 匹配ROM（55H） 跳过ROM（CCH） 搜ROM（F0H） 报警搜索（ECH）

读DS1820的序列号 说明 继读完64位序列号的一个命令，用于多个DS1820时定位 此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有DS1820 识别总线上各器件的编码，为操作各器件作好准备 仅温度越限的器件对此命令作出响应 DS18B20 测量温度时使用特有的温度测量技术。其内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号f0，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号f。当计数门打开时，DS18B20 对f0 计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性予以被偿。测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应为9 位（符号点1位），但因符号位扩展成高8 位，故以16 位被码形式读出，表4-2给出了温度和数字量的关系。

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安徽财贸职业学院毕业设计 表4-2 DS1820 温度数字对应关系表

传感器温度信息的低位、高位字节内同形式如图4-9所示。

图4-9 温度信息的低位、高位字节内容形式

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E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低8位，第二个字节是温度的高8位，第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新，第六、七、八个字节用于内部计算，第九个字节是冗余检验字节，如表4-3所示。

该字节各位的意义为TM R1 R0 1 1 1 1 1 ，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，用户不用改动，R1和R0用来设置分辨率，DS18B20出厂时被设置为12位，分辨率设置如表4-4所示。

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安徽财贸职业学院毕业设计 表4-3 DS18B20暂存器分布

寄存器内容 温度最低数字位 温度最高数字位 高温限制 低温限制 保留 保留 计数剩余值 每度计数值 CRC校验

表4-4 分辨率设置表

字节地址 0 1 2 3 4 5 6 7 8 R1 0 0 1 1 R0 0 1 0 1 分辨率 9位 10位 11位 12位

温度最大转换时间 93.75ms 187.5ms 375ms 750ms 表4-5 DS18B20暂存器的命令

指令 温度转换（44H） 读数据（BEH） 写数据（4EH） 指令 复制（48H） 读EERAM（B8H） 读电源供电方式（B4H） 说明 启动在线DS1820做温度A/D转换 从高速暂存器读9bits温度值和CRC值 将数据写入高速暂存器的第2和第3字节中 说明 将高速暂存器中第2和第3字节复制到EERAM 将EERAM内容写入高速暂存器中第2和第3字节 了解DS1820的供电方式 - 11 -

安徽财贸职业学院毕业设计 根据DS18B20的通讯协议，主机控制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，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，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命令和暂存器的命令如表4-3和表4-5。

3．DS18B20电路连接

DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图4-10所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。

..VCCDS18B20DS18B20DS18B20单片机.VCC4.7KGNDGNDGND.

图4-10 DS18B20与单片机的接口电路

当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。

4．读写时序

由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。复位要求主CPU将数据线下拉500 us，然后释放，DSl8B20收到信号后等待16～60us左右，后发出60～240us的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。由于DSl8820采用的是单线进行控制与

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