1 引言

ds18b20溫度控制器是以美國(guó)maxim/dallas半導(dǎo)體公司的單總線溫度傳感器ds18b20為核心，以atmel公司的at89c52為控制器制作的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確、具有一定控制功能的智能溫度控制器，圖1為該溫度控制器在電腦機(jī)箱測(cè)溫控制中的應(yīng)用。

通過(guò)操作面板上的3個(gè)按鈕，可以設(shè)定報(bào)警溫度，進(jìn)而控制機(jī)箱風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)與停止。

2 ds18b20特性介紹

ds18b20是dallas公司的最新單線數(shù)字溫度傳感器，它的體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)，ds18b20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶(hù)可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念，它的測(cè)量溫度范圍為－55～＋125℃，在－10～＋85℃范圍內(nèi)，精度為±0.5℃，現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品等，與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3～5.5v的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便，而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小，ds18b20可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，精度為±0.5℃�？梢赃x擇更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，分辨率設(shè)定及用戶(hù)設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在e2prom中，掉電后依然保存，ds18b20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的，性能價(jià)格比也非常出色，繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，ds18b20開(kāi)辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念，ds18b20和ds18b22使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。

2.1 ds18b20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由4部分組成：64位光刻rom，溫度傳感器，非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器th和tl，配制寄存器。ds18b20的管腳排列如圖2所示。

光刻rom中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，他可以看作是該ds18b20的地址序列碼。64位光刻rom的排列是：開(kāi)始8位（28h）是產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該ds18b20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（crc＝x8＋x5＋x4＋1）。光刻rom的作用是使每一個(gè)ds18b20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)ds18b20的目的。

ds18b20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.062 5℃/lsb形式表達(dá)，其中s為符號(hào)位。

表1是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18b20的2個(gè)8b的ram中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0℃，則這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.062 5即可得到實(shí)現(xiàn)溫度，如果溫度小于0℃，則這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.062 5即可得到實(shí)際溫度。

例如：＋125℃的數(shù)字輸出為07d0h，＋25.062 5℃的數(shù)字輸出為0191h，－25.062 5℃的數(shù)字輸出為ff6fh，－55℃的數(shù)字輸出為fc90h。

2.2 ds18b20溫度傳感器的存儲(chǔ)器

ds18b20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存ram和一個(gè)非易失性的可電擦除的e2ram，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器th，tl和結(jié)構(gòu)寄存器。

暫存存儲(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前2個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第1個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低8位，第2個(gè)字節(jié)是溫度的高8位，第3個(gè)和第4個(gè)字節(jié)是th，tl的易失性拷貝，第5個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這3個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第6、7、8個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第9個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。

根據(jù)ds18b20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制ds18b20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)ds18b20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條rom指令，最后發(fā)送ram指令，這樣才能對(duì)ds18b20進(jìn)行預(yù)定的操作。

復(fù)位要求主cpu將數(shù)據(jù)線下拉500μs，然后釋放，ds18b20收到信號(hào)后等待16－60μs左右，后發(fā)出60－240μs低脈沖，主cpu收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。

2.3 ds18b20使用中的注意事項(xiàng)

ds18b20雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題：

（1）ds18b20從測(cè)溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，這是必須保證的，不然會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤的現(xiàn)象，使溫度輸出總是顯示85。

（2）在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)使電源電壓保持在5v左右，若電源電壓過(guò)低，會(huì)使所測(cè)得的溫度與實(shí)際溫度出現(xiàn)偏高現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一般在5v左右。

（3）較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于ds18b20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)ds18b20進(jìn)行讀寫(xiě)編程