摘　要
    介紹單線數(shù)字溫度傳感器DS1820的特性及工作原理，給出了DS1820與89C51單片機(jī)接口的應(yīng)用實例，以及由DS1820組成溫度檢測系統(tǒng)的方法，并給出了對DS1820進(jìn)行各種操作的軟件流程圖。

　　關(guān)鍵詞   單線制（1-Wire）時隙A/D變換

    美國DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS1820,可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機(jī)處理。由于每片DS1820含有唯一的硅串行數(shù)�熕�以在一條總線上可掛接任意多個DS1820芯片。從DS1820讀出的信息或?qū)懭隓S1820的信息，僅需要一根口線（單線接口）。讀寫及溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS1820供電，而無需額外電源。DS1820提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點溫度檢測系統(tǒng)而無需任何外圍硬件。
    本文給出了DS1820與89C51單片機(jī)接口的應(yīng)用實例和DS1820組成溫度檢測系統(tǒng)的方法，并給出了對DS1820進(jìn)行各種操作的軟件流程圖。

　　１DS1820的特性
　　單線接口：僅需一根口線與MCU連接
　　無需外圍元件
　　由總線提供電源
　　測溫范圍為-55℃～75℃，精度為0.5℃
　　九位溫度讀數(shù)
　　A/D變換時間為200ms
　　用戶自設(shè)定溫度報警上下限，其值是非易失性的
　　報警搜索命令可識別哪片DS1820超溫度限

　�。睤S1820引腳及功能
　　DS1820的引腳見圖１（PR35封裝）。
　　GND：地；
　　DQ：數(shù)據(jù)輸入／輸出腳（單線接口，可作寄生供電）；
　　VDD：電源電壓。

　　３DS1820的工作原理
    DS1820的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２所示。由圖２可知，DS1820由三個主要數(shù)字器件組成：
　�、�64bit閃速ROM；②溫度傳感器；③非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL。64bit閃速ROM的結(jié)構(gòu)如下：

    它既可寄生供電也可由外部５Ｖ電源供電。在寄生供電情況下，當(dāng)總線為高電平時，DS1820從總線上獲得能量并儲存在內(nèi)部電容上�牣�(dāng)總線為低電平時，由電容向DS1820供電。
    DS1820的測溫原理：內(nèi)部計數(shù)器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計數(shù)，低溫時振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時振蕩器的脈沖無法通過門電路。計數(shù)器設(shè)置為-55℃時的值，如果計數(shù)器到達(dá)0之前，門電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當(dāng)前溫度高于-55℃。同時，計數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前溫度值上，電路對振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，計數(shù)器重新開始計數(shù)直到回零。如果門電路仍然未關(guān)閉，則重復(fù)以上過程。溫度表示值為9bit，高位為符號位，其結(jié)構(gòu)如下：

    對DS1820的使用，多采用單片機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。處理時，將DS1820信號線與單片機(jī)一位口線相連，單片機(jī)可掛接多片DS1820，從而實現(xiàn)多點溫度檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)對DS1820的操作以ROM命令和存儲器命令形式出現(xiàn)。
3.1ROM命令代碼及其含義
READROM命令代碼［33H］：如果只有一片DS1820，可用此命令讀出其序列號，若在線DS1820多于一個，將發(fā)生沖突�！�
MATCHROM命令代碼［55H］：多個DS1820在線時，可用此命令匹配一個給定序列號的DS1820，此后的命令就針對該DS1820。
SKIPROM命令代碼［CCH］：此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對在線的所有DS1820。
SEARCHRDH命令代碼［F0H］：用以讀出在線的DS1820的序列號。
ALARMSEARCH命令代碼［ECH］：當(dāng)溫度值高于TH或低于TL中的數(shù)值時，此命令可以讀出報警的DS1820。
3.2存儲器操作命令代碼及其含義
WRITESCRATCHPAD命令代碼［4EH］：寫兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)到溫度寄存器。
READSCRATCHPAD命令代碼[BEH]：讀取溫度寄存器的溫度值。
COPYSCRATCHPAD命令代碼［48H］：將溫度寄存器的數(shù)值拷貝到EERAM中，保證溫度值不丟失。
CONVERT命令代碼［44H］：啟動在線DS1280做溫度A/D轉(zhuǎn)換。
RECALL EE命令代碼［B8H］：將EERAM中的數(shù)值拷貝到溫度寄存器中。
READPOWERSUPPLY命令代碼［B4H］：在本命令送到DS1280之后的每一個讀數(shù)據(jù)間隙，指出電源模式：“0”為寄生電源；“1”為外部電源。
    DS1820單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念。因此系統(tǒng)對DS1820的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS1820（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。各種操作的時序圖如圖３所示。

　　４溫度檢測系統(tǒng)原理及程序流程圖
    溫度檢測系統(tǒng)原理圖如圖4所示，采用寄生電源供電方式。為保證在有效的DS1820時鐘周期內(nèi)，提供足夠的電流，我們用一個MOSFET管和89C51的一個I/O口（P1.0）來完成對DS1820總線的上拉。當(dāng)DS1820處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時間最大為10μs。采用寄生電源供電方式時VDD必須接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的，為了操作方便我們用89C51的P1.1口作發(fā)送口Tx,P1.2口作接收口Rx。通過試驗我們發(fā)現(xiàn)此種方法可掛接DS1820數(shù)十片，距離可達(dá)到５０米，而用一個口時僅能掛接10片DS1820，距離僅為20米。同時�熡捎谧x寫在操作上是分開的�煿什淮嬖谛盘柛偁巻栴}。

    無論是單點還是多點溫度檢測，在系統(tǒng)安裝及工作之前，應(yīng)將主機(jī)逐個與DS1820掛接，讀出其序列號。其工作過程為：主機(jī)Tx發(fā)一個脈沖，待“０”電平大于480μs后，復(fù)位DS1820，待DS1820所發(fā)響應(yīng)脈沖由主機(jī)Rx接收后，主機(jī)Tx再發(fā)讀ROM命令代碼33H（低位在前），然后發(fā)一個脈沖（15μs）�煵⒔又�讀取DS1820序列號的一位。用同樣方法讀取序列號的56位。對于圖５系統(tǒng)的DS1820操作的總體流程圖如圖６所示。它分三步完成：①系統(tǒng)通過反復(fù)操作，搜索DS1820序列號；②啟動所有在線DS1820做溫度A/D變換；③逐個讀出在線DS1820變換后的溫度數(shù)據(jù)。主機(jī)啟動溫度變換并讀取溫度值的詳細(xì)流程圖如圖７所示；主機(jī)寫入存儲器數(shù)據(jù)詳細(xì)流程圖如８所示。當(dāng)有更多的檢測點需要測溫時，可利用89C51的其它口進(jìn)行擴(kuò)展。同時，也可利用89C51的串行通信口（RXD，TXD）與上位計算機(jī)進(jìn)行通信，從而構(gòu)成微機(jī)溫度測量系統(tǒng)網(wǎng)。

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