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引言WW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO-92小体积封装形式;温度测量范围为-55℃~+125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。plcjs.技.术_网
2DS18B20的内部结构WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
DS18B20内部结构如图1所示,主要由4部分组成:64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图2所示,DQ为数字信号输入/输出端;GND为电源地;VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地,见图4)。WW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
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,每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。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。plcjs.技.术_网
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图1DS18B20的内部结构WW.W_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
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图2DS18B20的管脚排列WWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
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(a)初始化时序WWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
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(b)写时序WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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(c)读时序W1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网
图3DS18B20的工作时序图WW.W_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量,用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以0.0625℃/LSB形式表达,其中S为符号位。例如+125℃的数字输出为07D0H,+25.0625℃的数字输出为0191H,-25.0625℃的数字输出为FF6FH,-55℃的数字输出为FC90H。WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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23WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
22WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网
21WWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
20WW.W_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
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2-2WWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
2-3WWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
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温度值低字节WWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
MSBLSBWWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
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S——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
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SWWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
SWW.W_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
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温度值高字节W1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网
高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成,使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。其中配置寄存器的格式如下:W1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网
WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
0WWW_PLCJS@_COM%-PLC-技.术_网
R1WW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
R0——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
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1WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网
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MSBLSBWWW_PLC※JS_COM-PmLC-技.术_网
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R1、R0决定温度转换的精度位数:R1R0=“00”,9位精度,最大转换时间为93.75ms;R1R0=“01”,10位精度,最大转换时间为187.5ms;R1R0=“10”,11位精度,最大转换时间为375ms;R1R0=“11”,12位精度,最大转换时间为750ms;未编程时默认为12位精度。——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
高速暂存器是一个9字节的存储器。开始两个字节包含被测温度的数字量信息;第3、4、5字节分别是TH、TL、配置寄存器的临时拷贝,每一次上电复位时被刷新;第6、7、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。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
3DS18B20的工作时序WWW_PLCJ-S_COM-PLC-技.术_网(可-编程控-制器技术-门户)
DS18B20的一线工作协议流程是:初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序,如图3(a)(b)(c)所示。WWW_PLC※JS_COM-PmLC-技.术_网
4DS18B20与单片机的典型接口设计WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网
图4以MCS-51系列单片机为例,画出了DS18B20与微处理器的典型连接。图4(a)中DS18B20采用寄生电源方式,其VDD和GND端均接地,图4(b)中DS18B20采用外接电源方式,其VDD端用3V~5.5V电源供电。WWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
假设单片机系统所用的晶振频率为12MHz,根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序,分别编写了3个子程序:INIT为初始化子程序,WRITE为写(命令或数据)子程序,READ为读数据子程序,所有的数据读写均由最低位开始。WWW_PLC※JS_COM-PmLC-技.术_网
DATEQUP1.0WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
……WWW_PLCJ-S_COM-PLC-技.术_网(可-编程控-制器技术-门户)
INIT:CLREAWWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
INI10:SETBDATWW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
MOVR2,#200WWW_PLCJS@_COM%-PLC-技.术_网
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a)寄生电源工作方式WWW_PLCJS@_COM%-PLC-技.术_网
(b)外接电源工作方式P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
图4DS18B20与微处理器的典型连接图P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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INI11:CLRDAT——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
DJNZR2,INI11;主机发复位脉冲持续3μs200=600μsW1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网
SETBDAT;主机释放总线,口线改为输入WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
MOVR2,#30WW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
IN12:DJNZR2,INI12;DS18B20等待2μs30=60μsWWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
CLRCWW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
ORLC,DAT;DS18B20数据线变低(存在脉冲)吗?W1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网
JCINI10;DS18B20未准备好,重新初始化WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网
MOVR6,#80WWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
INI13:ORLC,DATWWW_PLCJ-S_COM-PLC-技.术_网(可-编程控-制器技术-门户)
JCINI14;DS18B20数据线变高,初始化成功——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
DJNZR6,INI13;数据线低电平可持续3μs80=240μsWWW_PLCJS@_COM%-PLC-技.术_网
SJMPINI10;初始化失败,重来P_L_C_技_术_网——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
INI14:MOVR2,#240WWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
IN15:DJNZR2,INI15;DS18B20应答最少2μs240=480μsWWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
RETP_L_C_技_术_网——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
;------------------------WWW_PLC※JS_COM-PmLC-技.术_网
WRITE:CLREAWWW_PLC※JS_COM-PLC-技.术_网(可编程控※制器技术门户)
MOVR3,#8;循环8次,写一个字节P_L_C_技_术_网——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
WR11:SETBDATWWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
MOVR4,#8P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
RRCA;写入位从A中移到CYWWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
CLRDATWWW_PLC※JS_COM-PmLC-技.术_网
WR12:DJNZR4,WR12WWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
;等待16μsWWW_PLCJS※COM-PLC-技×术_网(可编程控※制器技术门户)
MOVDAT,C;命令字按位依次送给DS18B20WWW_P※LCJS_COM-PLC-)技.术_网
MOVR4,#20WWW_PLCJS※COM-PLC-技×术_网(可编程控※制器技术门户)
WR13:DJNZR4,WR13P_L_C_技_术_网——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
;保证写过程持续60μsWW.W_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
DJNZR3,WR11P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
;未送完一个字节继续WWW_PLC※JS_COM-PLC-技.术_网(可编程控※制器技术门户)
SETBDATWWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
RETWWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
;------------------------WWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
READ:CLREAWWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
MOVR6,#8;循环8次,读一个字节WWW_PLC※JS_COM-PmLC-技.术_网
RD11:CLRDATWWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
MOVR4,#4WWW_P※LCJS_COM-PLC-)技.术_网
NOP;低电平持续2μsWWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
SETBDAT;口线设为输入WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
RD12:DJNZR4,RD12WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网
;等待8μsWWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
MOVC,DATWWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
;主机按位依次读入DS18B20的数据WWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
RRCA;读取的数据移入AWWW_PLCJ-S_COM-PLC-技.术_网(可-编程控-制器技术-门户)
MOVR5,#30——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
RD13:DJNZR5,RD13WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
;保证读过程持续60μsWW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
DJNZR6,RD11P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
;读完一个字节的数据,存入A中WWW_PLC※JS_COM-PLC-技.术_网(可编程控※制器技术门户)
SETBDATWWW_PLCJ-S_COM-PLC-技.术_网(可-编程控-制器技术-门户)
RETplcjs.技.术_网
;------------------------WWW_PLC※JS_COM-PLC-技.术_网(可编程控※制器技术门户)
主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。必须先启动DS18B20开始转换,再读出温度转换值。假设一线仅挂接一个芯片,使用默认的12位转换精度,外接供电电源,可写出完成一次转换并读取温度值子程序GETWD。WWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
GETWD:LCALLINITP.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
MOVA,#0CCHWWW_PLCJS※COM-PLC-技×术_网(可编程控※制器技术门户)
LCALLWRITE;发跳过ROM命令WWW_P※LCJS_COM-PLC-)技.术_网
MOVA,#44HWWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
LCALLWRITE;发启动转换命令WWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
LCALLINITWWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
MOVA,#0CCH;发跳过ROM命令WWW_PLC※JS_COM-PmLC-技.术_网
LCALLWRITEW1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网
MOVA,#0BEH;发读存储器命令WWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
LCALLWRITEWW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
LCALLREADWWW_PLCJ-S_COM-PLC-技.术_网(可-编程控-制器技术-门户)
MOVWDLSB,AWW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
;温度值低位字节送WDLSBWWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
LCALLREADplcjs.技.术_网
MOVWDMSB,AWWW_P※LCJS_COM-PLC-)技.术_网
;温度值高位字节送WDMSBplcjs.技.术_网
RETWW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网
……WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
子程序GETWD读取的温度值高位字节送WDMSB单元,低位字节送WDLSB单元,再按照温度值字节的表示格式及其符号位,经过简单的变换即可得到实际温度值。WWW_PLCJS@_COM%-PLC-技.术_网
如果一线上挂接多个DS18B20、采用寄生电源连接方式、需要进行转换精度配置、高低限报警等,则子程序GETWD的编写就要复杂一些,限于篇幅,这一部分不再详述,请参阅相关内容。WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
我们已成功地将DS18B20应用于所开发的“家用采暖洗浴器”控制系统中,其转换速度快,转换精度高,与微处理器的接口简单,给硬件设计工作带来了极大的方便,能有效地降低成本,缩短开发周期。WWW_PLC※JS_COM-PLC-技.术_网(可编程控※制器技术门户)