18B20资料3

刘雪松,程显侠,王沈波

(东北微电子研究所,沈阳110032)

　　摘　要　介绍了一种数字式的温度传感器D S 18B 20,提出了一种基于C 2051的测温电路及软件框图在内的实现方法。

关键词　数字式温度传感器　D S 18B 20　时间片　C 2051

A ccom p lis hm e nt of M e a s uring Tem pe ra ture w ith New Type

of Tem pe ra ture S e ns o r

L iu Xuesong ,et al

(N ortheast M icroelectron ics Institu te ,S heny ang 110032)

　　Abstract 　N o t on ly is a new typ e of tem p eratu re sen so r D S 18B 20in troduced ,bu t also a new m ethod bo th u sing a circu it w ith C 2051and covering fram ew o rk of softw are is p ropo sed in th is p ap er .

Keywords 　digital tem p eratu re sen so r ,D S 18B 20,ti m e slo t ,C 2051

1　引　言

随着现代信息技术的飞速发展,能够工作

的温度检测系统已经应用于诸多领域。传统的温度检测,需要很好地解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移问题。在接口上需要A D 转换器,因此造成结构复杂且成本高,调试也繁琐,测量温度的精度也很低。DALLA S 公司最新推出的D S 18B 20数字式温度传感器是D S 1820的更新产品,与其不同之处,是它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现精度1 2～1 16的四级转换,可以分别在93.75m s 和750m s 内将温度值转化9位和12位的数字量。因而

在使用性方面比D S 1820更趋简单,可靠性更高。

2　D S 18B 20的特性

D S 18B 20是一种数字式的温度传感器,在其内部使用了在板(O n -Bo rad )专利技术。使其具有以

下特性:

・单线接口,只需一根口线与CPU 连接;

・不需要外部元件,不需要备份电源,可用数据线供电;

・支持多点组网功能,多个D S 18B 20可以并联

在唯一的三线上;

・温度测量范围从-50℃～125℃;

・通过编程可实现1 2～1 16的四级精度转换;

・在93.75m s 和750m s 内将温度值转化9位和12位的数字量;

・用户可自设定非易失性的报警上下限值;・报警搜索命令可以识别哪片D S 18B 20温度超限;

・芯片本身带有命令集和存储器。

3　D S 18B 20的存储器及测得温度值

D S 18B 20内部存储器包括9个连续字节的高

速暂存RAM 和存放高温和低温触发器TH 、TL 和结构寄存器的非易失性电擦除RAM ,其中RAM 结构由:温度的低位字节、温度的高位字节、TH 使用字节、TL 使用字节、结构寄存器使用字节、保留字节、CRC 校验字节组成。

3.1　暂存RAM 前两个子节代表的数据格式

温度低位字节(L SB )

D 3

D 2

D 1

D 0

C 3

C 2

C 1

C 0

刘雪松,男,29岁,工程师,主要从事电路系统设计及计算机系统开发收稿日期:2001-08-22

第2期2002年5月

微　处　理　机

M I CRO PROCESSOR S

N o.2M ay,2002

温度高位字节(M SB )S

S

S

S

S

D 6

D 5

D 4

　　当S =0,则T ≥0

T =D 6+32D 5+16D 4+8D 3+4D 2+2D 1+D 0+1

2C 3+1 4C 2+1 8C 1+1 16C 0当S =1,T <0,值为补码,如表1所示。

表1　温度对应值

温度数字输出(二进制)数字输出(十六进制)+85℃0000010101010000550h +25.0625℃

0000000110010001191h 0℃00000000000000000h -10.125℃

11111111010111100ff 5eh

3.2　结构寄存器的数据格式

其内容用于确定温度值的数字转换分辨率。该字节各位的意义如下:

TM R 1

R 0

1

1

1

1

1M SB

L SB

　　低五位一直都是1,TM 是测试模式位,用于设置D S 18B 20在工作模式还是在测试模式。在D S 18B 20出厂时该位被设置为0,用户不要去改动。R 1和R 0用来设置分辨率,如表2所示。

表2　结构寄存器R 0与R 1的设置

R 1R 0分辨率最大转换时间009位93.75m s

0110位187.5m s 1011位375m s 1

1

12位750m s

4　读写时序

数值输出的单线温度传感器直接以串行方式输出测得的温度数值,并且用该线获取主机的命令,其时序非常重要,它包括复位、写时间片和读时间片。

复位:主机将写数据线拉低480～960Λs 后释放,D S 18B 20等待

15～60Λs 后,即可输出一低电平持续60～240Λs ,主机收到应答后即可对其进行其它操作,如图1所示。

图1　复位

写时间片:当主机将数据线从高拉到低时,形成写时间片,有写0和写1两种。时间片开始时,D S 18B 20在15

～60Λs 期间进行采样。每个时间片间必须有最小1Λs 的恢复期(拉高),如图2所示。

图2　写时间片

读时间片:当主机从D S 18B 20读取数据时,产

生读时间片。当主机将数据线从高拉到低时,读时间片被初始化

,并且此后的15Λs 之内,D S 18B 20将有效数据输出至口线,主机必须在此时间范围内进行采样。每个读时间片最小周期为60Λs 且必须有最小1Λs 的恢复期(拉高),如图3所示。

图3　读时间片

5　典型应用

我们选用单片机C 2051作为M CU ,它是20引脚、价格便宜的F lash ROM 型单片机。具有与M CS -51完全兼容的指令系统,因此系统硬件设计简单,软件设计也十分方便,电路框图如图4所示。

图4　电路框图

软件主要由复位子程序、读写子程序、定时子程序、数据转换子程序及显示子程序构成,部分程序流程分别如图5～图8所示。

6　结束语

D S 18B 20能够很好的解决传统温度传感器的

一些常见问题,并且可在一线上多点测温,使用简单;电路及源程序都经过调试,运行良好。

・

21・微　处　理　机2002年　

1　何利民.单片机应用技术选编(6).北京:北京航空航天大学出版社,1997

2　D allas Sem iconducto r D ata Book s.D allas Sem iconducto r Co rpo rati on,20003　A TM EL A TC2051技术手册.A tm el Co rpo rati on, 2000

4　高世海等.温度传感器及其与微处理器接口.电子技术应用,2001,(3):

(上接第6页)

国内IGB T和功率M O SFET的芯片的生产线到现在为止还未建起来。这些器件的加工条件与大规模集成电路是相似的,一条国际水平的芯片生产线需要数亿美元,国内还未掌握生产技术和市场,这就是芯片生产线未建成的原因。国内有些企业引进IGB T和功率M O SFET的芯片,国内封装。

在IGB T和功率M O SFET开发方面,国内一些高等院校和科研院所做了不少的工作,取得了成绩。成都电子科技大学在功率M O SFET研究方面取得突出成果,他们打破了传统功率M O SFET理论极限,提出Coo l M O S新型功率M O SFET理论,受到国际上重视。一些科研院所设计定型数种功率M O SFET和IGB T产品。这都将为今后国内生产这些器件打下基础。

6　国内发展半导体电力电子器件展望

现代半导体电力电子器件越来越广泛地应用于通信、自动控制等各个领域,而国内目前的生产规模显然满足不了需要,因此需要大力发展新型半导体电力电子器件,同时也需要继续发展传统半导体电力电子器件产业。因此,在未来几年内,国内应建立一批IGB T、功率M O SFET大型生产企业。除国外独资企业外,还应建立自己的半导体电力电子器件研发和生产企业。

国内应积极发展双极型半导体电力电子器件。虽然新型压控电力电子器件的市场占有率逐年增加,但电力电子器件应用广泛,双极型电力电子器件成本低,在大容量器件方面占有一定优势。双极型半导体电力电子器件在相当长的时间内仍然会占有一定的市场份额。

国内现有20多条生产集成电路的芯片生产线有一些可以生产晶闸管、GTO、GTR中的高档产品,为国内批量生产高档传统双极型电力电子器提供了有利条件。

国际上发达国家已不生产一般晶闸管、双极分立器件产品,减少了该领域的竞争对手,为在国内大力发展双极型半导体电力电子器件提供了机会。

参考文献

1　华伟.新型功率M O S器件结构与性能特点.半导体技术,2001.7;27～30

2　张波.功率半导体技术的发展浪起潮涌.世界产品技术.

2002.2

・

3

1

・

　2期刘雪松等:新型温度传感器D S18B20高精度测温的实现