搜索
DS18B20的使用DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小，抗干扰能力强，精度高的特点。DS18B20具有唯一的序列号，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。DS18B20的主要特征：全数字温度转换及输出。先进的单总线数据通信。最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。可选择数据线寄生电源工作方式。检测温度范围为–55°C~+125°C内置EEPROM，限温报警功能。64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。多样封装形式，适应不同硬件系统。DS18B20芯片封装结构：DS18B20详细引脚功能描述：序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。DS18B20内部结构图：DS18B20共有三种形态的存储器资源：１、ROM只读存储器，用于存放DS18B20的ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的是２８H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56位的CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。２、RAM数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据值（温度寄存器），第3、4个字节是用户EEPROM（温度报警值TH、TL储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPROM的镜像（配置寄存器）。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前8个字节的CRC码。３、EEPROM非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在镜像，以方便用户操作。DS18B20内部存储器结构：DS18B20温度寄存器格式：测得的温度值以二进制补码的形式存放于温度寄存器中。S为符号位，S=0时，表示温度值为正；S=1时表示温度值为负。主机读取数据后，先将数据补码变为原码，再计算其十进制值。配置寄存器(ConfigurationRegister)：用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。0R1R011111分辨率设置表：R1R0分辨率/bit温度最大转换时间/ms00993.750110187.510113751112750单片机对DS18B20操作流程：1、复位：首先复位，由单片机给DS18B20单总线至少480uS的低电平信号。当DS18B20接到此复位信号后则会在15~60uS后回发一个芯片的存在脉冲。2、存在脉冲：在复位后，单片机将数据单总线拉高，在15~60uS后接收一个60~240uS的低电平信号存在脉冲。通信双方达成了基本的协议，之后是单片机与DS18B20间的数据通信。如果复位低电平的时间不足或是单总线的电路断路都不会接到存在脉冲，在设计时要注意意外情况的处理。3、单片机发送ROM指令：双方达成协议之后将进行交流，ROM指令共有5条，一个工作周期发一条，ROM指令分别是读ROM数据、指定匹配芯片、跳跃ROM、芯片搜索、报警芯片搜索。ROM指令为8位长度，功能是对片内的64位光刻ROM进行操作。其主要目的是为了分辨一条总线上挂接的多个器件并作处理。4、单片机发送存储器RAM操作指令：在ROM指令发送给18B20之后，接着（不间断）发送存储器操作指令。操作指令同样为8位，共6条，分别是写RAM数据、读RAM数据、将RAM数据复制到EEPROM、温度转换、将EEPROM中的报警值复制到RAM、工作方式切换。存储器操作指令的功能是命令18B20工作，是芯片控制的关键。5、执行或数据读写：一个存储器操作指令结束后进行指令执行或数据的读写，此操作视存储器操作指令而定。如执行温度转换指令则单片机必须等待18B20执行其指令，一般转换时间为500uS。如执行数据读写指令则需要严格遵循18B20的读写时序来操作。要读出当前的温度数据需要执行两次工作周期，第一个周期为复位、跳过ROM指令、执行温度转换存储器操作指令、等待500uS温度转换时间。第二个周期为复位、跳过ROM指令、执行读RAM的存储器操作指令、读数据（最多为9个字节，中途可停止，只读简单温度值则读前2个字节即可）。DS28B20芯片ROM指令表：ReadROM（读ROM）[33H]这个命令允许总线单片机读到DS18B20的64位ROM。只当总线上只存在一个DS18B20时才可以用此指令，如果挂接不只一个，通信时将会发生数据冲突。MatchROM（指定匹配芯片）[55H]这个指令后面紧跟着由单片机发出了64位序列号，当总线上有多只DS18B20时，只有与控制发出的序列号相同的芯片才可以做出反应，其它芯片将等待下一次复位。这条指令适应单芯片和多芯片挂接。SkipROM（跳跃ROM指令）[CCH]这条指令使芯片不对ROM编码做出反应，单芯片的情况，为节省时间可以选用此指令。如果在多芯片挂接时使用此指令将会出现数据冲突，导致错误出现。SearchROM（搜索芯片）[F0H]在芯片初始化后，搜索指令允许总线上挂接多芯片时用排除法识别所有器件的64位ROM。AlarmSearch（报警芯片搜索）[ECH]在多芯片挂接情况，报警芯片搜索指令只对符合温度高于TH或小于TL报警条件的芯片做出反应。只要芯片不掉电，报警状态将被保持，直到再一次测得温度达不到报警条件为止。DS18B20芯片存储器操作指令表：WriteScratchpad（向RAM中写数据）[4EH]这是向RAM中写入数据的指令，随后写入的两个字节的数据将会被存到地址2（报警RAM之TH）和地址3（报警RAM之TL）。写入过程中可以用复位信号中止写入。ReadScratchpad（从RAM中读数据）[BEH]此指令从RAM中读数据，读地址从地址0开始，一直可以读到地址9，完成整个RAM数据的读出。芯片允许在读过程中用复位信号中止读取，即可以不读后面不需要的字节以减少读取时间。CopyScratchpad（将RAM数据复制到EEPROM中）[48H]此指令将RAM中的数据存入EEPROM中，以使数据掉电不丢失。此后由于芯片忙于EEPROM储存处理，当单片机发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。在寄生工作方式时必须在发出此指令后立刻用强上拉并至少保持10MS，来维持芯片工作。ConvertT（温度转换）[44H]收到此指令后芯片将进行一次温度转换，将转换的温度值放入RAM的第1、2地址。此后由于芯片忙于温度转换处理，当单片机发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。在寄生工作方式时必须在发出此指令后立刻用强上拉并至少保持500MS，来维持芯片工作。RecallEEPROM（将EEPROM中的报警值复制到RAM）[B8H]此指令将EEPROM中的报警值复制到RAM中的第3、4个字节里。由于芯片忙于复制处理，当单片机发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。另外，此指令将在芯片上电复位时被自动执行。这样RAM中的两个报警字节位将始终为EEPROM中数据的镜像。ReadPowerSupply（工作方式切换）[B4H]此指令发出后发出读时间隙，芯片会返回它的电源状态字，“0”为寄生电源状态，“1”为外部电源状态。DS18B20复位及应答关系示意图：DS18B20读写时间隙：数据读写是通过时间隙处理位和命令字来确认信息交换的。写时间隙：写时间隙分为写“0”和写“1”，时序如图7。在写数据时间隙的前15uS总线需要被控制器拉置低电平，而后则将是芯片对总线数据的采样时间，采样时间在15~60uS，采样时间内如果控制器将总线拉高则表示写“1”，如果控制器将总线拉低则表示写“0”。每一位的发送都应该有一个至少15uS的低电平起始位，随后的数据“0”或“1”应该在45uS内完成。整个位的发送时间应该保持在60~120uS，否则不能保证通信的正常。读时间隙：读时间隙时控制的采样时间应该更加的精确才行，读时间隙时必须先由主机产生至少1uS的低电平，表示读时间的起始。随后在总线被释放后的15uS中DS18B20会发送内部数据位，这时控制如果发现总线为高电平表示读出“1”，如果总线为低电平则表示读出数据“0”。每一位的读取之前都由单片机加一个起始信号。注意：上图所示，必须在读间隙开始的15uS内读取数据位才可以保证通信的正确。在通信时是以8位“0”或“1”为一个字节，字节的读或写是从高位开始的，即A7到A0.DS18B20芯片与单片机的接口：