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太阳能热水器控制器的设计 17

4.1 DS18B20驱动程序设计

DS18B20数字温度计提供9位（二进制）温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从主机CPU到DS18B20仅需一条数据线和地线，电源可以有数据线本身提供而不需要外部电源。DS18B20的测量范围从－55°C到＋125°C。温度传感器的引脚如表4－1所示。

表4-1 DS18B20管脚连接

管脚号 1 2 3 名称 GND DQ VDD 功能 接电源地 数据输出 接＋5V电源 电路连接情况 DGND P3.5端 VCC 每一个DS18B20包括一个唯一的64位长的序号，该序号存放在DS18B20内部的ROM中。开始8位是产品类型编码(DSl820编码均为10H)接着的48位是每个器件唯一的序号最后8位是前面56位的CRC(循环冗余校验)码DSl820中还有用于贮存测得的温度值的两个8位存贮器RAM编号为0号和1号1号存贮器存放温度值的符号如果温度为负,则1号存贮器8位全为1,否则全为00号存贮器用于存放温度值的补码LSB(最低位)的1表示0.5。DS1820用9位存贮温度值，最高位为符号位下表为DS18B20的温度存储方式负温度S=1正温度S=0。

表4－2 DS18B20温度存储 LSB MSB Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 26 Bit15 S 25 Bit14 S 24 Bit13 S 23 Bit12 S 22 Bit11 S 21 Bit10 S 20 Bit9 S 2?1 Bit8 S 4.1.1 DS18B20工作过程及时序

DS18B20 工作过程中的协议如下： 1. 初始化

单总线上的所有处理均从初始化开始。 2. ROM操作指令

主机检测到DS18B20的存在，便可以发出ROM操作命令之一，这些命令如

指令 代码 Read ROM(读ROM) [33H] Match ROM(匹配ROM) [55H] Skip ROM(跳过ROM] [CCH] Search ROM(搜索ROM) [F0H]

陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 18

Alarm search(告警搜索) [ECH]

3. 存储器操作命令

指令 代码 Write Scratchpad(写暂存存储器) [4EH] Read Scratchpad(读暂存存储器) [BEH] Copy Scratchpad(复制暂存存储器) [48H] Convert Temperature(温度变换) [44H] Recall EPROM(重新调出) [B8H] Read Power supply(读电源) [B4H] 4. 时序

主机使用时间隙(time slots)来读写DSl820的数据位和写命令字的位[9]。 (1)初始化

时序见图2.25-2主机总线to时刻发送一个复位脉冲(最短为480us的低电平信号)，接着在tl时刻释放总线并进入接收状态，DSl8B20在检测到总线的上升沿之后，等待15-60us接着DS1820在t2时刻发出存在脉冲(低电平持续60-240 us)如图中虚线所示

图4－2 初始化时序图

(2)写时间隙

当主机总线to时刻从高拉至低电平时就产生写时间隙见图，从to时刻开始15us之内应将所需写的位送到总线上DSl8B20在t后15-60us间对总线采样若低电平写入的位是0见图，若高电平写入的位是1见图，连续写2位间的间隙应大于1us。

图4－3 写0时序图 图4－4 写1时序图

(3)读时间隙

主机总线to时刻从高拉至低电平时，总线只须保持低电平l 7ts，之后在t1时刻将总线拉高，产生读时间隙，读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效。t2距to为15u，s也就是说，t2时刻前主机必须完成读位，并在to后的60us一120 us内释放总线。读位子程序(读得的位到C中)[10]。

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图4－5 读时序图

4.1.2 DS18B20的驱动程序

void delay(uint i) //延时函数 {

while(i--); }

Init_DS18B20(void) //初始化函数 {

uchar x=0;

DQ = 1; //DQ复位 delay(8); //稍做延时 DQ = 0; //单片机将DQ拉低 delay(80); //精确延时 大于 480us DQ = 1; //拉高总线 delay(14);

x=DQ; //稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败 delay(20); }

Read(void) //读一个字节 {

uchar i=0; uchar dat = 0; for (i=8;i>0;i--)

{

DQ = 0; // 给脉冲信号 dat>>=1;

DQ = 1; // 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay(4); }

return(dat);

陕西科技大学毕业论文（设计说明书） }

Write(uchar dat) //写一个字节 {

uchar i=0; for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay(5); DQ = 1; dat>>=1; }

}

ReadTemperature(void) //读取温度 {

uchar a=0; uchar b=0; uint t=0; float tt=0; Init_DS18B20();

Write(0xCC); // 跳过读序号列号的操作 Write(0x44); // 启动温度转换 Init_DS18B20();

Write(0xCC); //跳过读序号列号的操作

Write(0xBE); //读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） a=Read(); b=Read(); t=b; t<<=8; t=t|a;

tt=t*0.0625; //将温度的高位与低位合并 t= tt*10+0.5; //对结果进行4舍5入 return(t);

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前两个就是温度 }太阳能热水器控制器的设计 21

4.2串行AD转换器ADC0832程序设计

由于微机只能处理数字化的信息，而在实际应用中被控对象常常是连续变化的物理量，因此，微机用于控制系统是需要有能把模拟信号转换成数字信号的接口，以便能对被控制对象进行处理和控制。A/D转换器就是承担这样的任务，A/D转换就是把模拟量转化成为二进制的数字量，一般的A/D转换过程是通过采样、保持，量化，编码4个步骤完成的，这些往往是合并运行的。

输入配置可在多路器寻址时序中进行。多路器地址可通过DI端移入转换器。多路器地址选择模拟输入通道可决定输入是单端输入还是差分输入[11]。当输入是差分时，应分配输入通道的极性，并应将差分输入分配到相邻的输入通道对中。例如通道0和通道１可被选为一对差分输入。另外，在选择差分输入方式时，极性也可以选择。一对输入通道的两个输入端的任何一个都可以作为正极或负极。通常ADC0832在输出以最高位（MSB）开头的数据流后，会以最低位（LSB）开头重输出一遍（前面的数据流）。（因此，编程时要发两轮脉冲，第一次取数据，第二次若不要从低到高的数据，也要发一轮8 个脉冲将ADC0832中寄存器的数据移出。其工作时序如下所示：

图4－6 ADC0832读写时序图

ADC0832有8只引脚，CH0和CH1为模拟输入端，CS为片选引脚，只有CS置0才能对ADC0832进行配置和启动转换。CLK为ADC0832的时钟输入端。CS在整个转换过程中都必须为低，当CS为低时，在数据输入端DI（数据输入端）加一个高电平（这个高电平是算在送到DI的一位之中，那么后面就只要再送两位。这个高电平是作为起始标志），接着在CLK上加一个时钟，DI上的逻辑1就会使ADC0832的DI脱离高阻态，然后通道配置数据伴随着时钟通过DI端移入多路器，当最后一位数据移入多路器时（数据是三位，前一位标志输入开始，后两位是用来作通道设置和选择），DI变为高阻态，在这以前DO（数据输出端）都为高阻态（就是CS从高跳到低到现在）。在经过一个时钟（是指在最后一个数据从DI移入后，还要再经过一个时钟，当最后一位数据移入DI，需要再加一个时钟使DO脱离高阻态），DO脱离高阻状态并启动转换。接着