【很好】第八章常用串行总线及应用解读

8.1.2 DS18B20的引脚及内部结构
1 .DS18B20的封装 DS18B20的封装采用TO-92和8-Pin SOIC封装，外形及管脚排列如图 8-1。 DS18B20引脚定义： GND 为电源地。 DQ 为数字信号输入/输出端。 VDD 为外接供电电源输入端 （在寄生电源接线方式时接地）。 NC 空引脚。

单总线的开发使用过程分三步：1）单总线的 硬件连接结构；2）单总线的操作命令序列；3） 单总线的通信协议，总线的操作时序。 1．硬件结构 主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连接 至该数据线，这样允许设备在不发送数据时释 放数据总线，以便总线被其它设备所使用。
为了使总线上所有电路的输出能完成“线与” 的功能，连接到总线上的器件的输出级必须为 “开漏”或“开集”的形式。其内部等效电路 如图8-3所示
控制器对18B20操作流程
总流程：初始化1-WIRE 总线——>发送ROM 命令——>发送Memory 命令——>提取数据（可以没有） 1.复位：首先我们必须对DS18B20芯片进行复位，复位就是由控制器 （单片机）给DS18B20单总线至少480uS的低电平信号。当18B20接 到此复位信号后则会在15~60uS后回发一个芯片的存在脉冲。 2.存在脉冲：在复位电平结束之后，控制器应该将数据单总线拉高，以 便于在15~60uS后接收存在脉冲，存在脉冲为一个60~240uS的低电 平信号。至此，通信双方已经达成了基本的协议，接下来将会是控制 器与18B20间的数据通信。如果复位低电平的时间不足或是单总线的 电路断路都不会接到存在脉冲，在设计时要注意意外情况的处理。
8.1.1 DS18B20的简介
DALLAS（达拉斯）公司生产的DS18B20温度传感器具有超小的 体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强。 DS18B20的优势是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的 不二选择。
DS18B源自文库0的主要特征：




������ 全数字温度转换及输出。 ������ 先进的单总线数据通信。 ������ 最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。 ������ 12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。 ������ 可选择寄生工作方式。 ������ 检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F) ������ 内置EEPROM，限温报警功能。 ������ 64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。 ������ 多样封装形式，适应不同硬件系统。

5)配置寄存器 暂存器的第五字节是配置寄存器，可以通过相应的写命令 进行配置其内容如下表：
低五位一直都是“1”，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 DS18B20的分辨率 。
8.1.3
单总线开发使用

2 . DS18B20的构成
DS18B20内部结构图如图8-2所示。主要包括： 寄生电源、温度传感器、64位激光(lasered)ROM、存放 中间数据的高速暂存器RAM、非易失性温度报警触发器 TH和TL、配置寄存器等部分。


1）寄生电源 寄生电源由二极管VD1、VD2、寄生电容C和电源检测电路 组成，电源检测电路用于判定供电方式，DS18B20有两种 供电方式：3V～5.5V的电源供电方式和寄生电源供电方式。 在寄生电源供电方式下，DS18B20从单线信号线上汲取能 量：在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部电容里， 在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高 电平到来再给寄生电源（电容）充电。该寄生电源有两个 优点：第一，检测远程温度时无需本地电源；第二，缺少 正常电源时也能读ROM。 2）64位只读存储器ROM ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它是该 DS18B20的地址序列码。光刻ROM的作用是使每一个 DS18B20都各不相同，可以实现一根总线上挂接多个 DS18B20。64位光刻ROM序列号的排列是：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）。
3)内部存储器
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EEPROM，EEPROM用于存放 高温度和低温度触发器TH、TL和配置寄存器的内容。高速 暂存存储器由9个字节组成。

4）温度传感器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DS18B20中的温度传感器可 23 22 21 2-0 2-1 2-2 2-3 2-4 以完成对温度的测量。 DS18B20的温度测量范围是55℃～+125℃,分辨率的默认 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 值是12位。DS18B20温度采 集转化后得到16位数据，存储 S S S S S 26 25 24 在DS18B20的两个8位RAM中， 高字节的高5位S代表符号位， 如果温度值大于或等于零，符 对应的温度计算：当符号位S=0时，直 号位为0；温度值小于零，符 接将二进制位转换为十进制；当S=1时， 号位为1。低字节的第四位是 先将补码变为原码，再计算十进制值。 小数部分，中间7位是整数部 分。

２．单总线操作命令序列
典型的单总线命令序列如图8-4所示，每次访问单 总线器件,必须严格遵守这个命令序列,否则，单总 线器件不会响应主机。但是，这个准则对于搜索 ROM命令和报警搜索命令例外，在执行两者中任 何一条命令之后，主机不能执行其后的功能命令， 必须返回，从初始化开始。
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。
第八章 常用串行总线介绍及 应用

目前单片机应用系统比较常见的串行扩展接口 和串行扩展总线有：1-Wair单总线、SPI串行 总线、IIC总线。
8.1

1-wire总线

1-wire单总线采用单根信号线，既可以传输时钟又可以传 输数据，而且数据传输是双向的。它具有节省I/O口资源、 结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。 1-wire单总线适用于单个主机系统，能够控制一个或多个 从机设备。当只有一个从机位于总线上时，系统可按照单 节点系统操作，而当多个从机位于总线上时则系统按照多 节点系统操作。 我们以单总线温度传感器DS18B20的应 用为例，详细介绍1-wire的应用。