DS18B20中文資料.doc

第一部分：DS18B20的封裝和管腳定義 首先，我們來認(rèn)識一下DS18B20這款芯片的外觀和針腳定 義，DS18B20芯片的常見封裝為TO-92，也就是普通直插三極管的樣子，當(dāng)然也可以找到以SO（DS18B20Z）和SOP（DS18B20U） 形式封裝的產(chǎn)品，下面為DS18B20各種封裝的圖示及引腳圖。 了解了這些該芯片的封裝形式，下面就要說到各個管腳的定義了，如下表即為該芯片的管腳定義： 上面的表中提到了一個“奇怪”的詞“寄生電源”，那我有必要說明一 下了，DS18B20芯片可以工作在“寄生電源模式”下，該模式允許DS18B20工作在無外部電源狀態(tài)，當(dāng)總線為高電平時，寄生電源由單總線通過VDD 引腳，此時DS18B20可以從總線“竊取”能量，并將“偷來”的能量儲存到寄生電源儲能電容（Cpp）中，當(dāng)總線為低電平時釋放能量供給器件工作使用。 所以，當(dāng)DS18B20工作在寄生電源模式時，VDD引腳必須接地。第二部分：DS18B20的多種電路連接方式如下面的兩張圖片所示，分別為外部供電模式下單只和多只DS18B20測溫系統(tǒng)的典型電路連接圖。（1）外部供電模式下的單只DS18B20芯片的連接圖（2）外部供電模式下的多只DS18B20芯片的連接圖 這里需要說明的是，DS18B20芯片通過達(dá)拉斯公司的單總線協(xié)議依靠一個單線端口通訊，當(dāng)全部器件經(jīng)由一個 三態(tài)端口或者漏極開路端口與總線連接時，控制線需要連接一個弱上拉電阻。在多只DS18B20連接時，每個DS18B20都擁有一個全球唯一的64位序列 號，在這個總線系統(tǒng)中，微處理器依靠每個器件獨(dú)有的64位片序列號辨認(rèn)總線上的器件和記錄總線上的器件地址，從而允許多只DS18B20同時連接在一條單 線總線上，因此，可以很輕松地利用一個微處理器去控制很多分布在不同區(qū)域的DS18B20，這一特性在環(huán)境控制、探測建筑物、儀器等溫度以及過程監(jiān)測和控 制等方面都非常有用。 對于DS18B20的電路連接，除了上面所說的傳統(tǒng)的外部電源供電時的電路連接圖，DS18B20也可以工作在“寄生電源模式”，而下圖則表示了 DS18B20工作在“寄生電源模式”下的電路連接圖。沒錯，這樣就可以使DS18B20工作在寄生電源模式下了，不用額外的電源就可以實(shí)時采集到位于多 個地點(diǎn)的溫度信息了。 第三部分：DS18B20內(nèi)部寄存器解析及工作原理 介紹完DS18B20的封裝、針腳定義和連接方式后，我們有必要了解DS18B20芯片的各個控制器、存儲器的相關(guān)知識，如下圖所示，為DS18B20內(nèi)部主要寄存器的結(jié)果框圖。 結(jié)合圖中的內(nèi)部寄存器框圖，我們先簡單說一下DS18B20芯片的主要寄存器工作流程，而在對DS18B20工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明前，有必要先上幾張相關(guān)圖片：（1）DS18B20內(nèi)部寄存器結(jié)構(gòu)圖（2）DS18B20主要寄存器數(shù)據(jù)格式圖示（3）DS18B20通訊指令圖了解了這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)，下面說一下DS18B20芯片的工作原理。 DS18B20啟動后將進(jìn)入低功耗等待狀態(tài)，當(dāng)需要執(zhí)行溫度測量和AD轉(zhuǎn)換時，總線控制器（多為單片機(jī)）發(fā)出44H指令完成溫度測量和AD轉(zhuǎn)換（其他功能指令見上面的指令表），DS18B20將產(chǎn)生的溫度數(shù)據(jù)以兩個字節(jié)的形式存儲到高速暫存器的溫度寄存器中，然后，DS18B20繼續(xù)保持等待狀態(tài)。當(dāng)DS18B20芯片由外部電源供電時，總線控制器在溫度轉(zhuǎn)換指令之后發(fā)起“讀時隙”（詳見本帖的“DS18B20時隙圖”）， 從而讀出測量到的溫度數(shù)據(jù)通過總線完成與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通訊（DS18B20正在溫度轉(zhuǎn)換中由DQ引腳返回0，轉(zhuǎn)換結(jié)束則返回1。如果DS18B20由寄生 電源供電，除非在進(jìn)入溫度轉(zhuǎn)換時總線被一個強(qiáng)上拉拉高，否則將不會有返回值）。另外，DS18B20在完成一次溫度轉(zhuǎn)換后，會將溫度值與存儲在TH（高溫 觸發(fā)器）和TL（低溫觸發(fā)器）中各一個字節(jié)的用戶自定義的報警預(yù)置值進(jìn)行比較，寄存器中的S標(biāo)志位（詳見寄存器格式圖示中的“TH和TL寄存器格式”圖示） 指出溫度值的正負(fù)（S=0時為正，S=1時為負(fù)），如果測得的溫度高于TH或者低于TL數(shù)值，報警條件成立，DS18B20內(nèi)部將對一個報警標(biāo)識置位，此 時，總線控制器通過發(fā)出報警搜索命令ECH檢測總線上所有的DS18B20報警標(biāo)識，然后，對報警標(biāo)識置位的DS18B20將響應(yīng)這條搜索命令。第四部分：針對DS18B20的單片機(jī)編程 針對DS18B20的編程，可以理解為總線控制器通過相關(guān)指令操作器件或者器件中的相應(yīng)寄存器，從而完成器件 也總線控制器的數(shù)據(jù)通信，所以要真正搞定DS18B20的通訊編程，還需要詳細(xì)的了解該芯片的各種寄存器結(jié)構(gòu)、寄存器數(shù)據(jù)格式和相關(guān)的指令系統(tǒng)，下面我們 就結(jié)合上面圖示，說說DS18B20的內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)。 DS18B20的每個暫存器都有8bit存儲空間，用來存儲相應(yīng)數(shù)據(jù)，其中byte0和byte1分別為溫度數(shù)據(jù)的低位和高位，用來儲存測量到的溫度 值，且這兩個字節(jié)都是只讀的；byte2和byte3為TH、TL告警觸發(fā)值的拷貝，可以在從片內(nèi)的電可擦可編程只讀存儲器EEPROM中讀出，也可以通 過總線控制器發(fā)出的48H指令將暫存器中TH、TL的值寫入到EEPROM，掉電后EEPROM中的數(shù)據(jù)不會丟失；byte4的配置寄存器用來配置溫 度轉(zhuǎn)換的精確度（最大為12位精度）；byte5、6、7為保留位，禁止寫入；byte8亦為只讀存儲器，用來存儲以上8字節(jié)的CRC校驗碼。 參考上面的DS18B20通訊指令圖，即為DS18B20芯片中主要寄存器的數(shù)據(jù)格式和必要的個別標(biāo)識位說明，只要做到對寄存器數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的控制，就可以很 容易的完成DS18B20的程序編寫，而對于總線控制器發(fā)出的控制指令，我們需要知道，DS18B20的指令包括ROM指令和功能指令，其中ROM指令用 來進(jìn)行ROM的操作，而功能指令則可以控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換，寄存器操作等功能性工作。一旦總線控制器檢測到一個存在脈沖，它就會發(fā)出一條 ROM指令，如果總線上掛載多只DS18B20，這些指令將利用器件獨(dú)有的64位ROM片序列碼選出特定的要進(jìn)行操作的器件，同樣，這些指令也可以識別哪 些器件符合報警條件等。在總線控制器發(fā)給要連接的DS18B20一條ROM指令后，就可以發(fā)送一條功能指令完成相關(guān)的工作了，也就是說，總線控制器在發(fā)起 一條DS18B20功能指令前，需要首先發(fā)出一條ROM指令。了解了這些功能指令的功能和用法，再對DS18B20編程就容易多了！第五部分：DS18B20芯片的兩點(diǎn)使用心得（1）對TH（高溫觸發(fā)寄存器）和TL（低溫觸發(fā)寄存器）的操作心得 針對于DS18B20中TH（高溫觸發(fā)寄存器）和TL（低溫觸發(fā)寄存器），可以找到的代碼資料很少，而如果在某一測溫系統(tǒng)中需要用到TH和TL寄存器時， 其實(shí)不必覺得無從下手，參見本帖中的“DS18B20寄存器結(jié)構(gòu)”，總線控制器的讀操作將從位0開始逐步向下讀取數(shù)據(jù)，直到讀完位8，而且TH和TL寄存 器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式和片內(nèi)其他寄存器是相同的，當(dāng)然，針對TH和TL寄存器的讀寫和其他片內(nèi)寄存器的讀寫也是相同的，所以在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng) DS18B20初始化完成后，首先通過總線控制器發(fā)出的B8H指令將EEPROM中保存的數(shù)據(jù)召回到暫存器的TH和TL中，然后通過總線控制器發(fā)出的 “讀時隙”對器件暫存器進(jìn)行讀操作，只要將讀到的每8bit數(shù)據(jù)及時獲取，就可以很容易地通過總線控制器讀出TH和TL寄存器數(shù)據(jù)；總線控制器對器件的寫 操作原理亦然，換句話說，只要掌握了其他寄存器的操作編程，就完全可以很容易地對TH和TL這兩個報警值寄存器進(jìn)行讀寫操作。同時，可以通過48H指 令將TH和TL寄存器數(shù)據(jù)拷貝到EEPROM中進(jìn)行保存。（2）對DS18B20通訊時隙的掌握心得 在由DS18B20芯片構(gòu)建的溫度檢測系統(tǒng)中，采用達(dá)拉斯公司獨(dú)特的單總線數(shù)據(jù)通訊方式，允許在一條總線上掛載多個DS18B20，那么，在對DS18B20的操作和控制中，由總線控制器發(fā)出的時隙信號就顯得尤為重要。如下圖所示，分別為DS18B20芯片的上電初始化時隙、總線控制器從DS18B20讀取數(shù)據(jù)時隙、總線控制器向DS18B20寫入數(shù)據(jù)時隙的示意圖， 在系統(tǒng)編程時，一定要嚴(yán)格參照時隙圖中的時間數(shù)據(jù)，做到精確的把握總線電平隨時間（微秒級）的變化，才能夠順利地控制和操作