摘　要
    介紹單線數(shù)字溫度傳感器DS1820的特性及工作原理，給出了DS1820與89C51單片機(jī)接口的應(yīng)用實(shí)例，以及由DS1820組成溫度檢測(cè)系統(tǒng)的方法，并給出了對(duì)DS1820進(jìn)行各種操作的軟件流程圖。

　　關(guān)鍵詞   單線制（1-Wire）時(shí)隙A/D變換

    美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS1820,可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。由于每片DS1820含有唯一的硅串行數(shù)�熕�以在一條總線上可掛接任意多個(gè)DS1820芯片。從DS1820讀出的信息或?qū)懭隓S1820的信息，僅需要一根口線（單線接口）。讀寫(xiě)及溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS1820供電，而無(wú)需額外電源。DS1820提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無(wú)需任何外圍硬件。
    本文給出了DS1820與89C51單片機(jī)接口的應(yīng)用實(shí)例和DS1820組成溫度檢測(cè)系統(tǒng)的方法，并給出了對(duì)DS1820進(jìn)行各種操作的軟件流程圖。

　　１DS1820的特性
　　單線接口：僅需一根口線與MCU連接
　　無(wú)需外圍元件
　　由總線提供電源
　　測(cè)溫范圍為-55℃～75℃，精度為0.5℃
　　九位溫度讀數(shù)
　　A/D變換時(shí)間為200ms
　　用戶(hù)自設(shè)定溫度報(bào)警上下限，其值是非易失性的
　　報(bào)警搜索命令可識(shí)別哪片DS1820超溫度限

　�。睤S1820引腳及功能
　　DS1820的引腳見(jiàn)圖１（PR35封裝）。
　　GND：地；
　　DQ：數(shù)據(jù)輸入／輸出腳（單線接口，可作寄生供電）；
　　VDD：電源電壓。

　　３DS1820的工作原理
    DS1820的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２所示。由圖２可知，DS1820由三個(gè)主要數(shù)字器件組成：
　�、�64bit閃速ROM；②溫度傳感器；③非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL。64bit閃速ROM的結(jié)構(gòu)如下：

    它既可寄生供電也可由外部５Ｖ電源供電。在寄生供電情況下，當(dāng)總線為高電平時(shí)，DS1820從總線上獲得能量并儲(chǔ)存在內(nèi)部電容上�牣�(dāng)總線為低電平時(shí)，由電容向DS1820供電。
    DS1820的測(cè)溫原理：內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù)，低溫時(shí)振蕩器的脈沖可以通過(guò)門(mén)電路，而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí)振蕩器的脈沖無(wú)法通過(guò)門(mén)電路。計(jì)數(shù)器設(shè)置為-55℃時(shí)的值，如果計(jì)數(shù)器到達(dá)0之前，門(mén)電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當(dāng)前溫度高于-55℃。同時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前溫度值上，電路對(duì)振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)數(shù)直到回零。如果門(mén)電路仍然未關(guān)閉，則重復(fù)以上過(guò)程。溫度表示值為9bit，高位為符號(hào)位，其結(jié)構(gòu)如下：

    對(duì)DS1820的使用，多采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。處理時(shí)，將DS1820信號(hào)線與單片機(jī)一位口線相連，單片機(jī)可掛接多片DS1820，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)對(duì)DS1820的操作以ROM命令和存儲(chǔ)器命令形式出現(xiàn)。
3.1ROM命令代碼及其含義
READROM命令代碼［33H］：如果只有一片DS1820，可用此命令讀出其序列號(hào)，若在線DS1820多于一個(gè)，將發(fā)生沖突。·
MATCHROM命令代碼［55H］：多個(gè)DS1820在線時(shí)，可用此命令匹配一個(gè)給定序列號(hào)的DS1820，此后的命令就針對(duì)該DS1820。
SKIPROM命令代碼［CCH］：此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作將針對(duì)在線的所有DS1820。
SEARCHRDH命令代碼［F0H］：用以讀出在線的DS1820的序列號(hào)。
ALARMSEARCH命令代碼［ECH］：當(dāng)溫度值高于TH或低于TL中的數(shù)值時(shí)，此命令可以讀出報(bào)警的DS1820。
3.2存儲(chǔ)器操作命令代碼及其含義
WRITESCRATCHPAD命令代碼［4EH］：寫(xiě)兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到溫度寄存器。
READSCRATCHPAD命令代碼[BEH]：讀取溫度寄存器的溫度值。
COPYSCRATCHPAD命令代碼［48H］：將溫度寄存器的數(shù)值拷貝到EERAM中，保證溫度值不丟失。
CONVERT命令代碼［44H］：?jiǎn)��?dòng)在線DS1280做溫度A/D轉(zhuǎn)換。
RECALL EE命令代碼［B8H］：將EERAM中的數(shù)值拷貝到溫度寄存器中。
READPOWERSUPPLY命令代碼［B4H］：在本命令送到DS1280之后的每一個(gè)讀數(shù)據(jù)間隙，指出電源模式：“0”為寄生電源；“1”為外部電源。
    DS1820單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。因此系統(tǒng)對(duì)DS1820的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS1820（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。各種操作的時(shí)序圖如圖３所示。

　　４溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理及程序流程圖
    溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖如圖4所示，采用寄生電源供電方式。為保證在有效的DS1820時(shí)鐘周期內(nèi)，提供足夠的電流，我們用一個(gè)MOSFET管和89C51的一個(gè)I/O口（P1.0）來(lái)完成對(duì)DS1820總線的上拉。當(dāng)DS1820處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10μs。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD必須接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的，為了操作方便我們用89C51的P1.1口作發(fā)送口Tx,P1.2口作接收口Rx。通過(guò)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)此種方法可掛接DS1820數(shù)十片，距離可達(dá)到５０米，而用一個(gè)口時(shí)僅能掛接10片DS1820，距離僅為20米。同時(shí)�熡捎谧x寫(xiě)在操作上是分開(kāi)的�煿什淮嬖谛盘�(hào)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。

    無(wú)論是單點(diǎn)還是多點(diǎn)溫度檢測(cè)，在系統(tǒng)安裝及工作之前，應(yīng)將主機(jī)逐個(gè)與DS1820掛接，讀出其序列號(hào)。其工作過(guò)程為：主機(jī)Tx發(fā)一個(gè)脈沖，待“０”電平大于480μs后，復(fù)位DS1820，待DS1820所發(fā)響應(yīng)脈沖由主機(jī)Rx接收后，主機(jī)Tx再發(fā)讀ROM命令代碼33H（低位在前），然后發(fā)一個(gè)脈沖（15μs）�煵⒔又�讀取DS1820序列號(hào)的一位。用同樣方法讀取序列號(hào)的56位。對(duì)于圖５系統(tǒng)的DS1820操作的總體流程圖如圖６所示。它分三步完成：①系統(tǒng)通過(guò)反復(fù)操作，搜索DS1820序列號(hào)；②啟動(dòng)所有在線DS1820做溫度A/D變換；③逐個(gè)讀出在線DS1820變換后的溫度數(shù)據(jù)。主機(jī)啟動(dòng)溫度變換并讀取溫度值的詳細(xì)流程圖如圖７所示；主機(jī)寫(xiě)入存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)詳細(xì)流程圖如８所示。當(dāng)有更多的檢測(cè)點(diǎn)需要測(cè)溫時(shí)，可利用89C51的其它口進(jìn)行擴(kuò)展。同時(shí)，也可利用89C51的串行通信口（RXD，TXD）與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，從而構(gòu)成微機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)網(wǎng)。

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