河南理工大学多机温度检测系统设计 2

2026/1/27 7:25:47

DS18B20有4个主要的数据部件:

①、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。64位光刻ROM的排列是:开始8位(28H)是产品类型标号,接着的48位是该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。

②、DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,以12位转化为例: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。

表1: DS18B20温度值格式表

这是12位转化后得到的12位数据,存储在18B20的两个8比特的RAM中,

二进制中的前面5位是符号位,如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。 表2: DS18B20温度数据表

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例如+125℃的数字输出为07D0H(0x7D),+25.0625℃的数字输出为0191H,-25.0625℃的数字输出为FE6FH,-55℃的数字输出为FC90H。 ③、DS18B20温度传感器的存储器

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EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。 ④、配置寄存器 该字节各位的意义如下: 表3: 配置寄存器结构 TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是\,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,用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率,如下表所示:(DS18B20出厂时被设置为12位) 表4: 温度分辨率设置表 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 ⑶、高速暂存存储器

高速暂存存储器由9个字节组成,其分配如表5所示。当温度转换命令发布

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后,经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。 单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后,数据格式如表1所示。对应的温度计算:当符号位S=0时,直接将二进制位转换为 十进制;当S =1时,先将补码变为原码,再计算十进制值。表2是对应的一部分温度值。第九个字节是冗余检验字节。 表5: DS18B20暂存寄存器分布 寄存器内容 温度值低位 (LS Byte) 温度值高位 (MS Byte) 高温限值(TH) 低温限值(TL) 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC校验值 字节地址 0 1 2 3 4 5 6 7 8 根据DS18B20的通讯协议,主机(单片机)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进行复位操作,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,当 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。

表6: ROM指令表 指 令 读ROM 约定功 能 代码 33H 读DS1820温度传感器ROM中的编码(即64位地址) 发出此命令之后,接着发出 64 位 ROM 编码,访问单总符合 ROM 55H 线上与该编码相对应的 DS1820 使之作出响应,为下一步对该 DS1820 的读写作准备。 搜索 ROM 0FOH 用于确定挂接在同一总线上 DS1820 的个数和识别 64 位 ROM 地址。为操作各器件作好准备。 11

跳过 ROM 0CCH 忽略64位ROM地址,直接向DS1820发温度变换命令。适用于单片工作。 告警搜索执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响0ECH 命令 应。 表7: RAM指令表 指 令 约定代码 功 能 启动DS1820进行温度转换,12位转换时最长为750ms (9位为93.75ms)。结果存入内部9字节RAM中 读内部RAM中9字节的内容 发出向内部RAM的3、4字节写上、下限温度数据命令, 紧跟该命令之后,是传送两字节的数据。 将RAM中第3 、4字节的内容复制到EEPROM中。 温度变44H 换 读暂存0BEH 器 写暂存4EH 器 复制暂48H 存器 重调0B8H EEPROM 读供电0B4H 方式 将EEPROM中内容恢复到RAM中的第3 、4字节。 读DS1820的供电模式。寄生供电时DS1820发 送“ 0 ”,外接电源供电 DS1820发送“1” ⑶⑷、DS18B20工作原理

DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同,只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同,且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,计数器1的预置将重新被装入,计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器

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