数字温度传感器 DS1820(DS18B20)的应用
DSl820 数字温度计提供 9 位(二进制)温度读数 指示器件的温度 信息经过单线接口送入 DSl820 或从 DSl820 送出 因此从主机 CPU 到DSl820 仅需一条线(和地线) DSl820 的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源 因为每一个 DSl820 在出厂时已经给定了唯一的序号 因此任意多个 DSl820 可以存放在同一条单线总线上 这允许在许多不同的地方放置温度敏感 DSl820 的测量范围从-55 到+125 增量值为 0.5 可在 l s(典型值)内把温度变换成数字.每一个 DSl820 包括一个唯一的 64 位长的序号 该序号值存放在 DSl820 内部的 ROM(只读存贮器)中 开始8 位是产品类型编码(DSl820 编码均为（10H)接着的48位是每个器件唯一的序号最后8位是前面 56位的CRC(循环冗余校验)码DSl820 中还有用于贮存测得的温度值的两个 8 位存贮器 RAM 编号为 0 号和 1号1号存贮器存放温度值的符号，如果温度为负，则 1 号存贮器 8 位全为 1，否则全为 0， 0 号存贮器用于存放温度值的补码，LSB(最低位)的1表示0.5将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以 2 就得到被测温度值(-550 125 )，DSl820 的引脚如图 2 26-l 所示 。每只 DS18b20 都可以设置成两种供电方式 ：即数据总线供电方式和外部供电方式 ，采取数据总线供电方式可以节省一根导线 ，但完成温度测量的时间较长；采取外部供电方式则多用一根导线，但测量速度较快.
温度计算
1、DS18b20用9位存贮温度值,最高位为符号位。下图为 18b20 的温度存储方式，负温度
S=1，正温度 S=0，如00AAH 为+85 ,0032H 为 25， FF92H 为55
2、Ds18b20 用 12 位存贮温值度，最高位为符号位 ，下图为18b20的温度存储方式，负温度S=1，正温度 S=0。如0550H 为+85，0191H 为25.0625 ,FC90H 为-55
二DSl820 工作过程及时序 DSl820 工作过程中的协议如下
初始化RoM 操作命令 存储器操作命令 处理数据 1初始化
单总线上的所有处理均从初始化开始
2 ROM 操作品令
总线主机检测到 DSl820 的存在便可以发出 ROM 操作命令之一 代码
指令 Read ROM(读 ROM)
[33H] Match ROM(匹配 ROM)
[55H] Skip ROM(跳过 ROM]
[CCH] Search ROM(搜索 ROM)
[F0H] Alarm search(告警搜索)
[ECH] 3存储器操作命令
代码
指令
这些命令如
Write Scratchpad(写暂存存储器)
[4EH] Read Scratchpad(读暂存存储器)
[BEH] Copy Scratchpad(复制暂存存储器)
[48H] Convert Temperature(温度变换)
[44H] Recall EPROM(重新调出)
[b8H] Read Power supply(读电源)
[b4H] 4 时序
主机使用时间隙(time slots)来读写 DSl820 的数据位和写命令字的位 (1)初始化
时序见图 2.25-2主机总线 to 时刻发送一复位脉冲(最短为 480us 的低电平信号)接着在 tl 时刻释放总线并进入接收状DSl820 在检测到总线的上升沿之后 等待 15-60us接DS1820 在 t2 时刻发出存在脉冲(低电平持续 60-240 us)如图中虚线所示以下子程序在 MCS51 仿真机上通过其晶振为 12M.初始化子程序
RESET PUSH B
;保存 B 寄存器 PUSH A
;保存 A 寄存器 MOV A,#4
;设置循环次数 CLR P1.0
;发出复位脉冲 MOV B,#250
;计数 250 次
DJNZ B,$
;保持低电平500us SETB Pl.0
;释放总线
MOV B,#6
;设置时间常数 CLR C
;清存在信号标志 WAITL: JB Pl.0,WH
;若总线释放 跳出循环
DJNZ B,WAITL
;总线低 等待
DJNZ ACC,WAITL
;释放总线等待一段时间 SJMP SHORT WH: MOV B,#111 WH1: ORL C,P1.0 DJNZ B,WH1
;存在时间等待 SHORT: POP A POP B RET (2)写时间隙
当主机总线 t o 时刻从高拉至低电平时 就产生写时间隙 见图 2 25 3图 2 254从 to 时刻开始 15us 之内应将所需写的位送到总线上DSl820 在 t后 15-60us 间对总线采样 若低电平写入的位是 0见图 2 25 3若高电平写入的位是 1见图 2 25 4连续写 2 位间的间隙应大于 1us
写位子程序(待写位的内容在 C 中)
WRBIT: PUSH B
;保存 B MOV B,#28 ;设置时间常数
CLR P1.0 ;写开始
NOP
;1US
NOP
;1US NOP
;1US NOP
;1US NOP
;1US MOVPl.0,C
;C 内容到总线
WDLT:
DJNZ B,WDLT
;等待 56Us POP B SETB Pl.0
;释放总线
RET
;返回 写字节子程序(待写内容在 A 中): WRBYTB: PUSH B
:保存 B MOV B #8H
;设置写位个数
WLOP: RRC A
;把写的位放到 C ACALL WRBIT
;调写
1 位子程序 DJNZ B WLOP ; 8 位全写完? POP B RET (3)读时间隙
见图 2 25 5主机总线 to 时刻从高拉至低电平时，总线只须保持低电平l 7ts。之后在 t1 时刻将总线拉高， 产生读时间隙， 读时间隙在 t1 时刻后 t 2 时刻前有效。z 距 to 为 15捍 s，也就是说，t z 时刻前主机必须完成读位 ，并在 t o 后的 60 尸 s 一 120 fzs 内释放总线。读位子程序(读得的位到 C 中)
RDBIT:
PUSH B
;保存 B
PUSH A
;保存 A MOV B,#23
;设置时间常数
CLR P1.0
;读开始 图 2 25 5 的 t0 时刻
NOP
;1US
NOP
;1US
NOP
;1US
NOP
;1US
SETB Pl.0
; 释放总线
MOV A,P1 ; ; P1 口读到 A MOV C,EOH
;P1.0 内容 C NOP
;1US NOP
;1US NOP
;1US NOP
;1US RDDLT:
DJNZ B,RDDLT SETB P1.0 POP A POP B
;等待 46us RET 读字节子程序(读到内容放到 A 中)
RDBYTE: PUSH B
;保存 B RLOP MOV B,#8H
;设置读位数 ACALL RDBIT ;调读 1 位子程序
RRC A
;把读到位在 C 中并依次送给 A DJNZ B,RLOP ;8 位读完? POP B
；恢复B RET
三、多路测量
每一片 DSl820 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列号，在出厂前已写入片内 ROM中， 主机在进入操作程序前必须逐一接入 1820 用读 ROM(33H)命令将该 l 820 的序列号读出并登录。当主机需要对众多在线1820的某一个进行操作时，首先要发出匹配 ROM 命令(55H，)紧接着主机提供 64 位序列(包括该 1820 的 48 位序列号)，之后的操作就是针对该 1820 的 。而所谓跳过 ROM 命令即为 之后的操作是对所有 1820 的。 框图中先有跳过 ROM，即是启动所有 1820 进行温度变换，之后，通过匹配 ROM，再逐一地读回每个 1820 的温度数据。在1820组成的测温系统中，主机在发出跳过ROM 命令之后，再发出统一的温度转换启动码 44H，就可以实现所有 1820的统一转换， 再经过 1s 后，就可以用很少的时间去逐一读取。这种方式使其 T 值往往小于传统方式（由于采取公用的放大电路和 A D 转换器，只能逐一转换。）显然通道数越多这种省时效应就越明显。
四、实际应用
1 ds1820 序列号获得
;|--------------|
;|
读出 ds1820 序列号应用程序,P1.6 接 ds1820
| ;|--------------| ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0020H
MAIN: MOV SP,#60H
CLR EA
;使用 ds1820 一定要禁止任何中断产生
LCALL INT
;初始化 ds1820
MOV A,#33H
LCALL WRITE
;送入读 ds1820 的 ROM 命令
LCALL READ
;开始读出当前 ds1820 序列号
MOV 40H,A
INT:
WRITE: LCALL READ MOV 41H,A LCALL READ MOV 42H,A LCALL READ
MOV 43H,A
LCALL READ
MOV 44H,A
LCALL READ
MOV 45H,A
LCALL READ
MOV 46H,A
LCALL READ
MOV 47H,A
SETB EA
SJMP $
CLR EA
L0:CLR P1.6
MOV R2,#200 L1:CLR P1.6
DJNZ R2,L1
SETB P1.6
MOV R2,#30 L4:DJNZ R2,L4
CLR C
ORL C,P1.6
JC L0
MOV R6,#80 L5:ORL C,P1.6
JC L3
DJNZ R6,L5
SJMP L0 L3:MOV R2,#240 L2:DJNZ R2,L2
RET
CLR EA
MOV R3,#8
;初始化 ds1820 子程序
;ds1820 总线为低复位电平
;总线复位电平保持 400us
;释放 ds1820 总线
;释放 ds1820 总线保持 60us
;清存在信号
;存在吗?不存在则重新来
;向 ds1820 写操作命令子程序
;写入 ds1820 的 bit 数,一个字节 8 个 bit
WR1:SETB P1.6
MOV R4,#8
RRC A
;把一个字节 data(A)分成 8 个 bit 环移给 C CLR P1.6
;开始写入 ds1820 总线要处于复位(低)状态
WR2: DJNZ R4,WR2
;ds1820 总线复位保持 16us
MOV P1.6,C
;写入一个 bit
MOV R4,#20 WR3: DJNZ R4,WR3
;等待 40us
DJNZ R3,WR1
;写入下一个 bit
SETB P1.6
;重新释放 ds1820 总线
RET
READ:
CLR EA
MOV R6,#8
;连续读 8 个 bit RE1:
CLR P1.6
;读前总线保持为低
MOV R4,#4
NOP
SETB P1.6
;开始读 总线释放
RE2:
DJNZ R4,RE2
;持续 8us
MOV C,P1.6
;从 ds1820 总线读得一个 bit RRC A
;把读得的位值环移给 A
MOV R5,#30 RE3:
DJNZ R5,RE3
;持续 60us
DJNZ R6,RE1
;读下一个 bit
SETB P1.6
;重新释放 ds1820 总线
RET 2 温度转换和读取
;|-|
;|
获取单个 ds1820 转化的温度值的应用程序,P1.6 接 ds1820
| ;|-|
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0020H MAIN:
MOV SP,#60H
LCALL GET_TEMP
SJMP $ GET_TEMP:
CLR PSW.4
SETB PSW.3
;设置工作寄存器当前所在的区域
CLR EA
;使用 ds1820 一定要禁止任何中断产生
LCALL INT
;调用初使化子程序
MOV A,#0CCH
LCALL WRITE
;送入跳过 ROM 命令
MOV A, #44H
LCALL WRITE
;送入温度转换命令
LCALL INT
;温度转换完全,再次初使化 ds1820
MOV A,#0CCH
LCALL WRITE
;送入跳过 ROM 命令
MOV A,#0BEH
LCALL WRITE
;送入读温度暂存器命令
INT:
WRITE:
LCALL READ
MOV R7,A
;读出温度值低字节存入 R7
LCALL READ
MOV R6,A
;读出谩度值高字节存入 R6
SETB EA
RET
;初始化 ds1820 子程序
CLR EA
L0: CLR P1.6
;ds1820 总线为低复位电平
MOV R2,#200
L1: CLR P1.6
DJNZ R2,L1
;总线复位电平保持 400us
SETB P1.6
;释放 ds1820 总线
MOV R2,#30
L4: DJNZ R2,L4
;释放 ds1820 总线保持 60us
CLR C
;清存在信号
ORL C,P1.6
JC L0
;存在吗?不存在则重新来
MOV R6,#80
L5: ORL C,P1.6
JC L3
DJNZ R6,L5
SJMP L0
L3: MOV R2,#240
L2: DJNZ R2,L2
RET
;向 ds1820 写操作命令子程序
CLR EA
MOV R3,#8
;写入 ds1820 的 bit 数,一个字节 8 个 bit WR1: SETB P1.6
MOV R4,#8
RRC A
;把一个字节 data(A)分成 8 个 bit 环移给 C
CLR P1.6
;开始写入 ds1820 总线要处于复位(低)状态
WR2:DJNZ R4,WR2
;ds1820 总线复位保持 16us
MOV P1.6,C
;写入一个 bit
MOV R4,#20 WR3 :DJNZ R4,WR3
;等待 40us
DJNZ R3,WR1
;写入下一个 bit
SETB P1.6
;重新释放 ds1820 总线
RET
READ:
CLR EA
MOV R6,#8
;连续读 8 个 bit RE1:CLR P1.6
MOV R4,#4
NOP
SETB P1.6
RE2:DJNZ R4,RE2
MOV C,P1.6
RRC A
MOV R5,#30 RE3:DJNZ R5,RE3
DJNZ R6,RE1
SETB P1.6
RET
END
;读前总线保持为低
;开始读 总线释放
;持续 8us
;从 ds1820 总线读得一个 bit ;把读得的位值环移给 A
;持续 60us
;读下一个 bit
;重新释放 ds1820 总线
