1-Wire总线与DS18B20应用仿真

作者：时间：2008-06-19来源：今日电子收藏

　　1 DS18B20的基本特性

本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/84508.htm

　　● 采用1-Wire总线接口，可以方便实现多点测温。
　　● 与主机连接方便，除5kΩ的总线上拉电阻外无须其他额外器件。
　　● 电源电压范围为3.0～5.5V，与3.3V和5V数字系统均可很好地兼容。
　　● 测量范围为-55～+125℃，分辨率为9～12位可编程。
　　● 通过编程可设置温度报警上下限，设置值掉电不丢失。
　　● 内部集成了用于器件寻址的64bit光刻ROM编码。

　　2 DS18B20中的存储器

　　在DS18B20中共有三种存储器，分别是ROM、RAM、EEPROM，每种存储器都有其特定的功能，可查阅相关资料。

　　3 1-Wire总线ROM功能命令

　　在DS18B20内部光刻了一个长度为64bit的ROM编码，这个编码是器件的身份识别标志。当总线上挂接着多个DS18B20时可以通过ROM编码对特定器件进行操作。ROM功能命令是针对器件的ROM编码进行操作的命令，共有5个，长度均为8bit（1Byte）。

　　①读ROM(33H)

　　当挂接在总线上的1-Wire总线器件接收到此命令时，会在主机读操作的配合下将自身的ROM编码按由低位到高位的顺序依次发送给主机。总线上挂接有多个DS18B20时，此命令会使所有器件同时向主机传送自身的ROM编码，这将导致数据的冲突。

　　②匹配ROM(55H)

　　主机在发送完此命令后，必须紧接着发送一个64bit的ROM编码，与此ROM编码匹配的从器件会响应主机的后续命令，而其他从器件则处于等待状态。该命令主要用于选择总线上的特定器件进行访问。

　　③跳过ROM(CCH)

　　发送此命令后，主机不必提供ROM编码即可对从器件进行访问。与读ROM命令类似，该命令同样只适用于单节点的1-Wire总线系统，当总线上有多个器件挂接时会引起数据的冲突。

　　④查找ROM(F0H)

　　当主机不知道总线上器件的ROM编码时，可以使用此命令并配合特定的算法查找出总线上从器件的数量和各个从器件的ROM编码。

　　⑤报警查找(ECH)

　　此命令用于查找总线上满足报警条件的DS18B20，通过报警查找命令并配合特定的查找算法，可以查找出总线上满足报警条件的器件数目和各个器件的ROM编码。

　　4 DS18B20器件功能命令

　　与1-Wire总线相关的命令分为ROM功能命令和器件功能命令两种，ROM功能命令具有通用性，不仅适用于DS18B20也适用于其他具有1-Wire总线接口的器件，主要用于器件的识别与寻址；器件功能命令具有专用性，它们与器件的具体功能紧密相关。下面是DS18B20的器件功能命令。

　　①启动温度转换(44H)

　　该命令发送完成后，主机可以通过调用Readbit()函数判断温度转换是否完成，若Readbit()的返回值为0则表示转换正在进行，若Readbit()的返回值为1则表示转换完成。

　　②读RAM(BEH)

　　该命令发送完成后，主机可以通过调用Readbit()函数将DS18B20中RAM的内容从低位到高位依次读出。

　　③写RAM(4EH)

　　该命令发出后，主机随后写入1-Wire总线的3字节将依次被存储到DS18B20的报警上限、报警下限和配置寄存器中。

　　④复制RAM(48H)

　　该命令会将DS18B20的报警上限、报警下限和配置寄存器中的内容复制到EEPROM中。该命令发出后，主机可以通过调用Readbit()函数判断复制操作是否完成，若Readbit()的返回值为1，则表示复制操作完成。

　　⑤回读EEPROM(B8H)

　　该命令会将存储在EEPROM中的报警上限、报警下限和配置寄器的内容回读到RAM中，主机可以通过调用Readbit()函数判断回读操作是否完成，若Readbit()的返回值为1则表示回读操作完成。DS18B20在上电时会自动进行一次回读操作。

图1 主机与DS18B20的通信流程图

　　5 主机与DS18B20的通信流程

　　如图1所示，主机通过1-Wire总线接口对DS18B20的每次访问都以复位信号和ROM功能命令开始，访问的结束位置是不确定的，这与具体的功能命令相关。图中圆角矩形中的操作与主机发送的功能命令相对应，随着功能命令的不同圆角矩形中的操作有时可以被省略。对总线上的DS18B20来说，复位信号意味着又一次通信的开始，器件对此的响应是拉低总线以告知主机自身的存在，然后准备接收ROM功能命令。

　　多点测温系统仿真实例

　　DS18B20是一种比较廉价的温度传感器，其封封装形式如图2所示。在Proteus中包含有DS18B20的仿真模型，这使得相关程序的调试变得简单方便。下面以一个实例介绍用Proteus仿真多点测温系统的步骤。