DS18B20温度传感器接口设计报告

作者:王家的小三 时间: 2010-03-13 00:00 阅读:

满意答案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,这个很多单片机应用的书上都有介绍,学校入门练手用的。给你贴一篇吧。
摘 要: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进行各种操作的软件流程图。
关键词:单线制(1-Wire)时隙A/D变换
美国DALLAS公司生产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 所以在一条总线上可挂接任意多个DS1820芯片。从DS1820读出的信息或写入DS1820的信息,仅需要一根口线(单线接口)。读写及温度变换功率来源于数据总线,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进行各种操作的软件流程图。
1DS1820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-55℃~75℃,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,其值是非易失性的
•报警搜索命令可识别哪片DS1820超温度限
2DS1820引脚及功能
DS1820的引脚见图1(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。
3DS1820的工作原理
DS1820的内部结构如图2所示。由图2可知,DS1820由三个主要数字器件组成:
①64bit闪速ROM;②温度传感器;③非易失性温度报警触发器TH和TL。64bit闪速ROM的结构如下:
它既可寄生供电也可由外部5V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,如果计数器到达0之前,门电路未关闭,则温度寄存器的值将增加,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行补偿,计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍然未关闭,则重复以上过程。温度表示值为9bit,高位为符号位,其结构如下:
对DS1820的使用,多采用单片机实现数据采集。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,从而实现多点温度检测系统。
系统对DS1820的操作以ROM命令和存储器命令形式出现。
3.1ROM命令代码及其含义
•READROM命令代码[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。
•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作将针对在线的所有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存储器操作命令代码及其含义
•WRITESCRATCHPAD命令代码[4EH]:写两个字节的数据到温度寄存器。
•READSCRATCHPAD命令代码[BEH]:读取温度寄存器的温度值。
•COPYSCRATCHPAD命令代码[48H]:将温度寄存器的数值拷贝到EERAM中,保证温度值不丢失。
•CONVERT命令代码[44H]:启动在线DS1280做温度A/D转换。
•RECALL EE命令代码[B8H]:将EERAM中的数值拷贝到温度寄存器中。
•READPOWERSUPPLY命令代码[B4H]:在本命令送到DS1280之后的每一个读数据间隙,指出电源模式:“0”为寄生电源;“1”为外部电源。
DS1820单线通信功能是分时完成的,它有严格的时隙概念。因此系统对DS1820的各种操作必须按协议进行。操作协议为:初始化DS1820(发复位脉冲)→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。各种操作的时序图如图3和图4所示。
4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5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处于写存储器操作和温度A/D变换操作时,总线上必须有强的上拉,上拉开启时间最大为10μs。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,为了操作方便我们用89C51的P1.1口作发送口Tx,P1.2口作接收口Rx。通过试验我们发现此种方法可挂接DS1820数十片,距离可达到50米,而用一个口时仅能挂接10片DS1820,
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