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溫度檢測系統中,達拉斯公司獨特的單總線數據通信模式
    大家好。首先,感謝您對我前幾天發布的提醒BOXDIY示例文章的支持和支持。謝謝大家。今天我要發一篇關于這個強大的技術帖子的技術帖子。這篇文章將幫助眾多不熟悉的祭壇朋友從不同的角度理解這個芯片,并希望已經使用或將要使用這個芯片的祭壇朋友能夠更順利地完成他們的DIY工作。擔任這個職務的人都是我自己畫的。未經允許不要復制它們。讓我們回到原來的故事,開始下面的技術部分。
   
    首先,讓我們了解一下DS18B20芯片的外觀和引腳定義。DS18B20芯片通常封裝在TO-92中,這是普通直接插入晶體管的外觀。當然,我們也可以找到封裝在SO(DS18B20Z)和SO(DS18B20U)中的產品。下面是DS18B20的各種封裝的圖解和引腳圖。
   
    了解這些芯片的包裝形式,我們將討論每個引腳的定義。下表定義了芯片的管腳:
   
    在上面的表格中提到了一個奇怪的單詞寄生電源。有必要說明DS18B20芯片可以工作在寄生功率模式。這種模式允許DS18B20在沒有外部電源的情況下工作。當總線高時,寄生電源通過一個總線通過VDD引腳。此時,DS18B20可以從總線上竊取能量,并將被竊取的能量存儲到寄生電源中。在儲能電容器(Cpp)中,當總線釋放能量使器件工作在低電平時,因此當DS18B20工作在寄生電源模式時,VDD引腳必須接地。
   
    如下兩幅圖所示,分別給出了在外部電源模式下單個DS18B20測溫系統和多個DS18B20測溫系統的典型電路連接圖。
   
    需要注意的是,DS18B20芯片依靠單個線路端口通過達拉斯公司的單總線協議進行通信。當所有設備通過三態端口或漏極開路端口連接到總線上時,控制線需要以弱的上拉電阻連接。當連接到多個DS18B20時,每個DS18B20具有唯一的64位序列號。在該總線系統中,微處理器依靠每個設備的唯一64位序列號來識別總線上的設備地址和記錄總線上的設備地址,從而允許多個DS18B20同時連接到單個總線。為了控制分布在不同地區的許多DS18B20,這一特性在環境控制、建筑物、儀器等溫度的檢測、過程監控等方面都非常有用。
   
    對于DS18B20的電路連接,除了上述傳統的外部電源電路連接圖之外,DS18B20還可以工作在寄生電源模式下,而下圖顯示了工作在寄生電源模式下的DS18B20的電路連接圖。模式,無需額外的電源,可在多個位置實時采集溫度信息。
   
    在介紹了DS18B20的封裝、引腳定義和連接方式后,有必要了解DS18B20芯片各個控制器和存儲器的相關知識。如下圖所示,它是DS18B20中主要寄存器的結果框圖。
   
    結合圖中的內部寄存器框圖,我們首先簡要介紹了DS18B20芯片的主要寄存器工作流程,在詳細描述DS18B20的工作原理之前,有必要首先給出幾個相關的圖片:
   
    DS18B20在啟動后將進入低功耗等待狀態。當需要溫度測量和AD轉換時,總線控制器(主要是單片機)發出{44H}指令以完成溫度測量和AD轉換(其他功能指令見上面的指令)。DS18B20將生成的溫度數據以兩個字節存儲在高速寄存器的溫度寄存器中,然后是DS18B20。繼續等待。當DS18B20芯片由外部電源供電時,總線控制器在溫度轉換指令之后啟動讀取時隙(參見本帖的DS18B20時隙圖,用于詳細信息),這樣就可以讀出測量的溫度數據并通過總線與MCU進行通信(DS18B20在溫度轉換中從DQ管腳返回0,在轉換結束時返回1)。此外,DS18B20將溫度值與存儲在TH(高溫觸發器)和TL(低溫觸發器)中的用戶定義的警報預設值進行比較。寄存器中的S標志位(詳見寄存器格式圖中的TH和TL寄存器格式圖)表示正和負溫度值(S=0為正,S=1為負)。在DS18B20中。此時,總線控制器通過發出警報搜索命令{ECH}來檢測總線上的所有DS18B20警報標記。然后,具有定位了警報標記的DS18B20將響應該搜索命令。
   
    對于DS18B20的編程,可以理解,總線控制器可以通過操作設備中的相應寄存器,通過相關指令來完成設備和總線控制器之間的數據通信。因此,為了真正完成DS18B20的通信編程,需要對芯片的各種寄存器結構、寄存器數據格式以及相關的指令系統有詳細的了解。最后,通過以上的說明,我們將討論DS18B20的內部存儲結構。
   
    DS18B20的每個寄存器具有8位的存儲空間來存儲相應的數據,其中字節0和字節1分別是溫度數據的低位和高位,用于存儲測量的溫度值,并且兩個字節都是只讀的;字節2和字節3是TH和TL報警觸發值的副本,它們可以是總線控制器發出的48H指令將寄存器中TH和TL的值寫入EEPROM,并且EEPROM中的數據在電源故障后不會丟失;字節4的配置寄存器用于配置溫度co的精度。nversion(最大12位精度);字節5、6和7是保留位,禁止寫入;字節8也是只讀存儲器,用于存儲上述8字節的CRC校驗碼。
   
    參照以上DS18B20通信指令圖,即需要DS18B20芯片中主寄存器的數據格式和個性化識別位指令。只要能實現對寄存器數據的精確控制,DS18B20的程序就可以很容易地完成。對于總線控制器發出的控制指令,需要知道DS18B20的指令包括ROM指令和功能指令,其中ROM指令用于ROM操作,而功能指令可以控制DS18B20完成溫度轉換、寄存器操作和其他功能工作。e總線控制器檢測現有的脈沖,它將發出ROM指令。如果多個DS18B20安裝在總線上,這些指令將使用設備的唯一64位ROM芯片序列碼來選擇要操作的特定設備。同樣,這些指令也可以識別哪些設備滿足報警條件,總線控制器在向DS18B20發送ROM指令連接后,可以發送功能指令完成相關工作。也就是說,總線控制器在發出DS18B20功能指令之前需要發出ROM指令,了解這些功能指令的功能和使用,對DS18B20進行編程就容易多了。
   
    對于DS18B20中的TH(高溫觸發寄存器)和TL(低溫觸發寄存器),可以找到很少的代碼數據,但是如果在溫度測量系統中需要TH和TL寄存器,則不必感到無助。請參閱本文中的DS18B20寄存器結構,總線控制器將從位0逐漸向下讀取數據,直到位8結束。此外,TH和TL寄存器的內部結構和數據格式與其他片上寄存器相同。當然,TH和TL寄存器的讀寫與其他片上寄存器的讀寫相同。因此,在實際應用中,當DS18B20的初始化完成時,EEPROM中存儲的數據首先通過總線控制器的指令返回到寄存器的TH和B8H,在TL中,通過總線控制器發出的讀時隙讀取設備寄存器。只要按時獲取每8位數據讀數,就可以通過總線控制器容易地讀出TH和TL寄存器數據。總線控制器對設備進行寫操作的原理是一樣的,也就是說,只要掌握了其他寄存器的操作編程,就很容易,讀寫報警值寄存器TH和TL,同時通過48H指令將TH和TL寄存器數據復制到EEPROM進行存儲。
   
    在由DS18B20芯片構成的溫度檢測系統中,達拉斯公司獨特的單總線數據通信模式允許將多個DS18B20安裝在一個總線上。然后,在DS18B20的操作和控制中,總線控制器發送的時隙信號尤為重要,分別給出了DS18B20芯片上電初始化時隙、總線控制器從DS18B20芯片讀取數據時隙、總線控制器寫入DS18B20芯片的數據時隙的方案。在系統編程中,必須嚴格參照時隙圖中的時間數據,準確把握總線電平隨時間的變化(微秒級),以便控制和平穩地操作DS。在DS18B20程序的正常調試中,如果發現溫度顯示誤差等故障,基本上是由較大的時隙誤差甚至時隙誤差引起的,因此需要對DS18B20程序進行更多的關注。
   
    嗯,這篇文章基本上是一個結論。介紹了DS18B20的封裝、引腳定義、電路連接、內部寄存器結構和數據格式、通信時隙和功能控制指令。最后,希望這篇文章能對正在或將要使用DS18B20測溫芯片的朋友有所幫助。謝謝您!
   
 
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