DS18B20与LCD1602结合显示温度.doc

DS18B20
一、DS18B20的外形及其与单片机的连接图

(a)(b)
图1
DS18B20是Dallas公司生产的1-Wire接口数字温度传感器，其外形如图1(a)所示，有三个引脚，分别为：电源地1(GND);数字信号输入/输出端2(DQ)；外接供电电源输入端3（VDD，在寄生电源接线方式时接地）。它是一种单总线数字温度传感器，所有的数据交换和控制都通过这根数据线来完成。测试温度范围-55℃-125℃，温度数据位可配置为9、10、11、12位，对应的刻度值分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃，对应的最长转换时间分别为93.75ms、187.5ms、375ms、750ms。出厂默认配置为12位数据，刻度值为0.0625℃，最长转换时间为750ms。从以上数据可以看出，DS18B20数据位越低、转换时间越短、反应越快、精度越低。单总线没有时钟线，只有一根通信线，其读写数据是靠控制起始时间和采样时间来完成，所以时序要求很严格。图1(a)为DS18B20与单片机的连接电路图，它的数据线通常要求外接一个4.7K-10K的上拉电阻(该电阻画原理图时靠近单片机画故没有显示出来)，故其闲置时状态位高电平。
提示：DS18B20外形酷似三极管，分辨引脚时，面对着扁平的那一面，左负右正，一旦接反就会立刻发热，甚至有可能烧毁。
二、DS18B20存储器结构
DS18B20的内部有64位的ROM单元，和9字节的暂存器单元。
1、64位（激）光刻只读存储器
每只DS18B20都有一个唯一存储在ROM中的64位编码(跟人的身份证号类似，一人一个身份证号)，这是出厂时被光刻好的。最前面8位是单线系列编码：28h。接着的48位是一个唯一的序列号。最后8位是以上56位的CRC编码。64-位的光刻ROM又包括5个ROM的功能命令：读ROM，匹配ROM，跳跃ROM，查找ROM和报警查找。ROM的作用是使每个DS18B20各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20以实现多点监测。
2、9字节的暂存器单元
表1

DS18B20的暂存器单元如表1所示，各部分介绍如下。
1）、温度传感器

图2
暂存器的第0(LSB)字节，第1(MSB)字节为DS18B20的温度传感器，它们负责保存对温度的测量结果，用16位二进制提供，格式如图2所示。DS18B20读取温度时共读取16位，前5个位(MSB的高5位)为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正。温度为正时读取方法为：将16进制数转换成10进制即可。温度为负时读取方法为(实际就是取补码)：将16进制取反后加1，再转换成10进制。例：0550H=+85度，FC90H=-55度，0191H为25.0625度。LSB的低四位用于表示测量值中小数点后的数值。
2）、非挥发的温度报警触发器TH和TL
位于第2和第3字节，用于写入温度报警值，实际上就是设定温度的最高和最低界限。
3）、配置寄存器
配置寄存器位于存储器的第4字节，其组织如图3所示。配置寄存器的0~4位和7位被器件保留，禁止写入；在读回数据时全部为逻辑1。R1和R0用于设置DS18B20的精度，具体如表2所示。

图3
表2

4）、CRC发生器
CRC字节作为DS18B2064位ROM的一部分存储在存储器中。CRC码由ROM的前56位计算得到，被包含在ROM的重要字节当中。CRC由存储在存储器中的数据计算得到，因此当存储器中的数据发生改变时，CRC的值也随之改变。
CRC能够在总线控制器读取DS18B20时进行数据校验。为校验数据是否被正确读取，总线控制器必须用接受到的数据计算出一个CRC值，和存储在DS18B20的64位ROM中的值（读ROM时）或DS18B20内部计算出的8位CRC值（读存储器时）进行比较。如果计算得到的CRC值和读取出来的CRC值相吻合，数据被无错传输。CRC值的比较以及是否进行下一步操作完全由总线控制器决定。当在DS18B20中存储的或由其计算到CRC值和总线控制器计算的值不相符时，DS18B20内部并没有一个能阻止命令序列进行的电路。
CRC的计算等式如下：
CRC=X8+X5+X4+1
单总线CRC可以由一个由移位寄存器和XOR门构成的多项式发生器来产生。这个回路包括一个移位寄存器和几个XOR门，移位寄存器的各位都被初始化为0。从ROM中的最低有效位或暂存器中的位0开始，一次一位移入寄存器。在传输了56位ROM中的数据或移入了暂存器的位7后，移位寄存器中就存储了CRC值。下一步，CRC的值必须被循环移入。此时，如果计算得到的CRC是正确的，移位寄存器将复0。
其他字节保留用，不需要看。
三、关于单总线系统
单总线系统包括一个总线控制器和一个或多个从机。D