第二章:一线式总线.ppt
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1、一线式总线(以一线式总线(以18B20为例)为例)1、DS18B20的主要特性的主要特性1.1、适应电压范围更宽,电压范围:、适应电压范围更宽,电压范围:3.05.5V,在寄,在寄生电源方式下可由数据线供电生电源方式下可由数据线供电1.2、独特的单线接口方式,、独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的的双向通讯双向通讯1.3、DS18B20支持多点组网功能,多个支持多点组网功能,多个DS18B20可以可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温并联在唯一的三线上,实现组网多点测温1.4、D
2、S18B20在使用中不需要任何外围元件,全部传在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内1.5、温范围、温范围55125,在,在-10+85时时精度为精度为0.51.6、可编程的分辨率为、可编程的分辨率为912位,对应的可分辨位,对应的可分辨温度分别为温度分别为0.5、0.25、0.125和和0.0625,可实现高精度测温,可实现高精度测温1.7、在、在9位分辨率时最多在位分辨率时最多在93.75ms内把温度转内把温度转换为数字,换为数字,12位分辨率时最多在位分辨率时最多在750ms内把温度内把温度值转换
3、为数字,速度更快值转换为数字,速度更快1.8、测量结果直接输出数字温度信号,以、测量结果直接输出数字温度信号,以一线一线总线总线串行传送给串行传送给CPU,同时可传送,同时可传送CRC校验码,校验码,具有极强的抗干扰纠错能力具有极强的抗干扰纠错能力1.9、负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发、负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能正常工作。热而烧毁,但不能正常工作。2、DS18B20的外形和内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻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的外形及管脚排列如下图1:DS18B20引脚定义:
4、(1)DQ为数字信号输入/输出端;(2)GND为电源地;(3)VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。图2:DS18B20内部结构图 图2:DS18B20内部结构图 图2:DS18B20内部结构图3、DS18B20工作原理工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与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,且温度转换时的因分辨率不同而不同,且温度转换时的延时时间由延时时间由2s减为减为750ms。DS18B20测测温原理如图温原理如图3所示。图中低温度系数晶振所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小,用
5、于产生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固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改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变,所产生的信号作为计数器2的脉冲输的脉冲输入。计数器入。计数器1和温度寄存器被预置在和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。所对应的一个基数值。计数器计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器号进行减法计数,当计数器1的预置值减的预置值减到到0时,温度寄存器的值将加时,温度寄存器的值将加1,计数器,计数器1的预置将重新被装入,计数器的预置将重
6、新被装入,计数器1重新开始重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行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计数,如此循环直到计数器2计数到计数到0时,时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图存器中的数值即为所测温度。图3中的斜中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器非线性,其输出用于修正计数器1的预置的预置值。值。图3:DS18B20测温原理框图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DS18
7、B20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
8、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。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。温度二进制十六进制+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100010191H+10.125000000001010001000A2H+0.500000000000010000008H0000
9、0000000000000-0.51111111111111000 FFF8H-10.125 1111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H(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: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
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