基于1一Wire總線的嵌入式測溫系統(tǒng)設計

1 主要器件結構及工作原理
1．1 DSl8820結構及工作原理
Dallas公司生產(chǎn)的DSl8820可編程單總線數(shù)據(jù)溫度傳感器共有3種封裝形式：8管腳SO封裝、8管腳μSOP封裝和3管腳TO一92封裝。該設計中為了節(jié)省空間采用3管腳的TO一92封裝，它的管腳排列圖和底視圖如圖1所示，其中GND為接地管腳，VDD為外部供電電源管腳，DQ為數(shù)據(jù)輸入／輸出管腳。

DSl8820內(nèi)部結構如圖2所示，包括供電電路、64 b ROM、內(nèi)部存儲器和存儲器控制邏輯4部分。64 b ROM中存儲著每個DSl8820芯片獨有的64位ROM ID碼，這是系統(tǒng)用來識別DSl8820芯片的標志。其中最低8位是DSl8820的家族碼：28H。中間48位是每片DSl8820獨有的串行碼。最高8位是用前56位計算得到的循環(huán)冗余校驗碼。
內(nèi)部存儲器由9。Byte SRAM和3 B E。PROM組成。SRAM中：ByteO和Bytel是溫度寄存器，用來存儲采集到的溫度值。Byte0的內(nèi)容是溫度的低8位，Bytel是溫度的高8位。。Byte2和Byte3為高低溫警報寄存器。Byte4為配置寄存器，用來設置器件溫度采集精度。這3個字節(jié)中的值可以拷貝到E。PROM中，保證掉電后數(shù)據(jù)不會丟失，重新上電后E。PROM中的值將自動重載人SRAM中。Byte5，Byte6，Byte7保留為內(nèi)部使用。Byte8存儲CRC碼。
DSl8820有2種供電方式：寄電方式和外部供電方式。寄電方式非常適用于需要遠程溫度測量和空間受限的場合。當工作于這種方式時，管腳3必須接地?？偩€處于高電平時DSl8820通過DQ管腳從1一Wire網(wǎng)絡上竊取能量并存儲一部分電荷到寄電電容中，總線處于低電平時釋放寄電電容中的電荷給DSl8820供電。在寄電方式中寄電電容中存儲的電荷能滿足DSl8820大部分操作的要求，但是當執(zhí)行溫度轉換和數(shù)據(jù)拷貝命令時操作電流提高到1．5 mA，這將導致內(nèi)部弱上拉電阻上產(chǎn)生不可接受的壓降，同時這個電流也高于寄電電容能夠提供的電流，所以必須外接強上拉電路以滿足這一類命令的要求。當處于外部供電方式下時則不需要外接強上拉電路，直接通過管腳3從外部供電。

在溫度超過100℃條件時，處于寄電方式下的DSl8B20可能不能保證正常通信，所以在某些特殊場合下使用外部供電方式比寄電方式更加可靠。DSl8820是一種可編程的基于1一Wire總線標準的數(shù)字式溫度傳感器，可以通過SRAM中的配置寄存器來選擇測量分辨率，其上電默認值為12位精度，對應分辨率為0．062 5℃。其他可選擇的精度包括11位、 10位和9位，對應的分辨率分別為O．125℃，O．25℃， O．5℃。DSl8820上電后處于空閑狀態(tài)，可通過微處理器發(fā)送轉換命令44H來啟動1次溫度測量和A／D轉換，并將結果存儲在溫度寄存器中，此后DSl8820返回空閑狀態(tài)。如果Dsl8820處于外部供電模式，微處理器可以發(fā)送“讀時隙”來查看溫度采集轉換過程是否完畢，如果結束則應答為1，沒結束則應答為O。如果 DSl8820處于寄電方式下則不能使用該功能。DSl8820的溫度數(shù)據(jù)值是以攝氏度為單位的。
1．2 DS2480B介紹及工作原理
1一Wire通信協(xié)議可以通過微處理器上的一個I／O 引腳實現(xiàn)，但是要創(chuàng)建可靠的1一Wire網(wǎng)絡，必須提供正確的時序和適當?shù)妮敵鲭妷簲[率，如果1一Wire主機發(fā)送的時序不正確會導致與1一Wire從器件之間的通信間斷或完全失敗，并限制網(wǎng)絡的長度。DS2480B是從串行接口到1一Wire網(wǎng)絡協(xié)議轉換的橋接器。使用這個橋接器和UART連接就能產(chǎn)生嚴格定時和電壓擺率控制的1一Wire波形，并能減輕主機產(chǎn)生1一Wire時序信號和對1一Wire總線進行采樣的負擔。Ds2480B 接收指令與數(shù)據(jù)，執(zhí)行1一Wire操作，并將結果返回至主機。圖3為1一Wire復位操作、寫1／讀數(shù)據(jù)操作、寫 0操作的時序圖，這3種操作是1一Wire操作中必須具備的基本操作，幾乎所有的其他1一Wire操作都可以由這3種操作構成。由于該設計工作在Flexible模式下，以下提供的參數(shù)都是Flexible模式下適用的參數(shù)。