基于DS18B20的单总线多路温度采集系统

　　1　DS18B20简介

　　DS18B20传感器内部内置A/D,直接输出9~12位(含符号位)的被测温度值,测温范围为-55℃~+125℃,测量分辨率最高可达0. 0625℃;每片DS18B20内含64bit经过激光修正的只读存储器ROM,支持单总线技术,既可通过串行口线,也可通过其他I/O口线与微机接口,适配各种单片机或计算机组建测量网络;用户还可以设定非易失性温度报警上下限阈值;一旦测量温度超过此设定值,即可给出一报警标志。

　　2　系统构成

　　单总线温度采集系统如图1所示。AT89C51单片机的I/O口线作为总线挂接多个数字温度传感器DS18B20,总线处于高电平时,为DS18B20提供电源。单片机通过巡回检测,获取各测温点温度,存储在数据存储卡上,通过通信接口送上位机,同时可以送显示器显示,温度超限时驱动报警。

　　3　单总线协议

　　单总线及相应芯片是美国Dallas半导体公司近年推出的新技术,它将地址线、数据线和控制线合为一条信号线,允许在一条总线上挂接多个单总线芯片,其通信协议由处理次序和时序信号两部分组成。

　　3.1　处理次序

　　单总线在任何时刻只能有一个控制信号或数据,数据要在单片机和单总线芯片之间实现可靠的传送,遵循单总线处理次序通信协议,确保数据有条不紊地传送,图2为处理次序示意图。

　　处理次序操作时,一般有以下4个过程。

　　(1)初始化。基于单总线上的所有传输过程都以初始化开始的,初始化过程由主机发出的复位脉冲和从机的应答脉冲组成。应答脉冲使主机知道总线上有从机设备,且准备就绪。

　　(2) ROM操作命令。在主机检测到应答信号后,主机可以发出ROM操作命令之一。所有的ROM命令都是8位,而且这些命令与各个从机设备的唯一64位ROM代码相关,允许主机在单总线上连接多个从机设备时,指定操作某个从机设备。可发送的ROM命令有:读ROM;匹配ROM;搜索ROM;跳过ROM;超速ROM;超速跳过ROM;条件查找ROM。

　　(3) RAM操作命令。当成功执行上述某个ROM操作命令后,总线可以发出一个RAM命令来访问和控制RAM。可发送的RAM命令有:写暂存RAM;读暂存RAM;复制暂存RAM;数据转换;回读E2PROM;读电源模式。

　　(4)数据交换。主机和从机之间进行数据的传输,所有的数据都是从低位开始读写的。

　　3.2　时序信号

　　所有的单总线器件要求采用严格的通信协议,以保证数据的完整性。该协议定义了几种信号:复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1。这些信号当中,除了应答信号是由从机发给主机的以外,其他的信号都是由主机发出同步信号,并且发送所有的命令和数据都是从字节的低位开始。