基于GSM网络的家居远程监控系统(9)

（4）DS18B20中的高速暂存器是一个9字节的存储器。

开始两个字节为被测温度的数字量，第3、4、5字节分别为TH、TL、配置寄存器的复制，每一次上电复位时被重写。配置寄存器有R0、R1组成，其值决定温度转换的精度位数、转换时间等。第7字节为测温计数的剩余值。第8字节为测温时每度的计数值。第9 字节读出的是前8个字节的CRC校验码，通过此码，可判断通讯是否正确。

DS18B20的测温原理

DS18B20的测温原理图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随着温度变化时其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，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2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计

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数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。其温度测量电路如图3-5所示：

图3-5温度测量电路

DS18B20的读写操作介绍 (1)ROM操作命令：

①读命令(33H)：通过该命令主机可以读出DS18B20的ROM中的8位系列产品代码、48位产品序列号和8位CRC校验码。该命令仅限于单个DS18B20在线的情况。

②选择定位命令(55H)：当多片DS18B20在线时，主机发出该命令和一个64位数，DS18B20内部ROM与主机一致者，才响应命令。该命令也可用于单个DS18B20的情况。

③查询命令(0F0H)：该命令可查询总线上DS18B20的数目及其64位序列号。 ④跳过ROM序列号检测命令(OCCH)：该命令允许主机跳过ROM序列号检测而直接对寄存器操作，该命令仅限于单个DS18B20在线的情况。

⑤报警查询命令(0ECH)：只有报警标志置位后，DS18B20才相应该命令。 (2)存储器操作命令：

①写入命令(4EH)：该命令可写入寄存器的第2、3、4字节，即高低温寄存器和配置寄存器。

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复位信号发出之前，三个字节必须写完。

②读出命令(0BEH)：该命令可读出寄存器中的内容，复位命令可终止读出。 ③开始转换命令(44H)：该命令使DS18B20立即开始温度转换，当温度转换正在进行时，主机这时读总线将收到O；当温度转换结束时，主机这时读总线将收到1。若用信号线给DS18820供电，则主机发出转换命令后，必须提供至少相应于分辨率的温度转换时间的上拉电平。

④回调命令(088H)：该命令把EEROM中的内容写到寄存器TH、TL 及配置寄存器中。DS18b20上电时能 自动写入。

⑤复制命令(48H)：该命令把寄存器TH、TL及配置寄存器中的内容写到EEROM中。

⑥读电源标志命令(084H)：主机 发出该命令后，DS18B20将进行响应， 发送电源标志，信号线供电发O，外接 电源发1。

(3) DS18B20的复位及读写时序：

①复位：对DS18B20操作之前，首先要将它复位。复位时序为： (a)主机将信号线置为低电平，时间为480～960μ S。 (b)主机将信号线置为高电平，时间为15～60 μS。

(c)DS18B20发出60～240μS 的低电平作为应答信号。主机收到此信号后，才能对DS18B20作其它操作。

②写操作：主机将信号线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。从信号线的下降沿开始，在15～60 μS的时 间内DS18B20对信号线检测，如信号 线为高电平，则写1，如信号线为O，则 写0，从而完成了一个写周期。在开始 另一个写周期前，必须有1 μ S以上的 高电平恢复期。

③读操作：主机将信号线从高电平 拉低至低电平1 μ S以上，再使数据线 升为高电平，产生读起始信号。从主机 将信号线从高电平拉低至低电平起15～60 μS的时间内,DS18B20将数据放到信号线上，供主机读取。从而完成了一个读周期。在开始另一个读周期前，必须有1 μ S以上的高电平恢复期。

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DS18B20与单片机的典型接口设计

以MCS51单片机为例，图3-6中采用寄生电源供电方式， P1-1口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管和89S51的P1-0来完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10 μs。采用寄生电源供电方式是VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。假设单片机系统所用的晶振频率为12 MHz，根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写个子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写（命令或数据）子程序，为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始，实际在实验中不用这种方式，只要在数据线上加一个上拉电阻4.7 kΩ,另外2个脚分别接电源和地。

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个3

3READ

图3-6 DS18B20与单片机的连接图

3.2.2 LM75A-数字温度传感器模块

LM75A是一款内置带隙温度传感器和∑－Δ模数转换功能的温度数字转换器，它也是温度检测器，可提供过热输出功能。LM75A包含多个数据寄存器：配置寄存器（Conf）用来存储器件的某些设置，如器件的工作模式、OS工作模式、OS极性和OS错误队列等；温度寄存器（Temp）用来存储读取的数字温度；设定点寄存器（Tos & Thyst）用来存储可编程的过热关断和滞后限制，器件通过两线的串行I2C总线接口与控制器通信。LM75A还包含一个开漏输出（OS）管脚，当温度超过编程限制的值时该输出有效。LM75A有3个可选的逻辑地址管脚，使得同一总线上可同时连接8个器件而不发生地址冲突。

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