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1-Wire总线
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- 只使用一根导线（地址线、数据线、控制线合一）
- 可以传输时钟和数据
- 双向传输
- 信号线上可挂许多测控对象，电源也由这根信号线提供
-
适用于单Master，多个Slave。
- 当只有一个Slave时，系统按照单节点系统操作
- 当有多个Slave时，系统按照多节点系统操作
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优点：
-
综合性：
- 传感器、控制器、输入/输出设备均可按1-Wire协议接入网络
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简捷性：
- 1-Wire单总线的设置和安装只需一条普通三芯电线连接至各从机接入点
- 当系统需要增加Slave时，只需要从该总线拉出延长线即可
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可靠性：
- 每个从机均有绝对唯一的地址码
- 数据传输均采用CRC校验码
- 1-Wire单总线上传输的是数字信号
- 缺点：传输速率较低
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DS18B20
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- 改进型智能数字温度传感器
- 只需要一根导线就能读出被测温度，并实现双向通信
- 根据需求实现9-12位数字值的读数方式，精度分别为0.5，0.25，0.125，0.0625
- 适应电压范围宽，电压范围为3.0-5.5V，寄生电源方式下可由数据线供电
- 支持多点组网功能，多个DS18B20通过并联方式，实现多点组网测温
- 不需要任何外围元件，传感元件及转换电路已经集成了
- 温度范围-55~+125℃，在-10~+85℃时，精度为±0.5℃
- 转换速度较快。在9位分辨率时，最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字
- 测试结果直接输出数字温度信号，以一条总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力
- 负压特性，当电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但也无法正常工作
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三种封装形式及引脚说明
- 当信号线DQ为高电平时，DQ为芯片供电，并且内部电容器储存电能
- 当信号线DQ为低电平时，内部电容器为芯片供电，直至下一个高电平到来重新充电
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内部结构：
-
64位ROM
- 厂家激光刻录的一个64位二进制ROM代码，是该芯片的标号
| 8位循环冗余检验 |
48位序列号 |
8位分类编号（10H） |
| MSB ... LSB |
MSB ... LSB |
MSB ... LSB |
- 8位分类编号：10H，是DS18B20的分类号
-
温度传感器
-
高速缓存器：包含以下两个组件
-
高速暂存器RAM：连续8字节的存储器
- 前2字节是测得的温度信息，第1字节存放温度的低8位，第2字节存放温度的高8位
- 第3/4/5字节分别是高温触发器、低温触发器、配置寄存器的易失性复制
- 前5字节的内容在每次上电复位时被刷新
- 第6/7/8字节用于暂时保留为1
-
非易失性可电擦除EEPROM
-
配置寄存器
- 用于确定温度值的数字转换分辨率，按此寄存器的分辨率将温度转换为相应精度的数值，是高速缓存器的第5个字节
- 该字节定义：
- TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是测试模式。工作模式时该位为0，用户不必改动。R1和R0用来设置分辨率，其余5位均固定为1。
- 分辨率设置：
| R1 |
R0 |
分辨率 |
最大转换时间/ms |
| 0 |
0 |
9位 |
93.75 |
| 0 |
1 |
10位 |
187.5 |
| 1 |
0 |
11位 |
375 |
| 1 |
1 |
12位 |
750 |
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测温工作原理：由以下部分组成
-
斜率累加器：
- 用于补偿和修正测温过程中的非线性
- 其输出用于修正减法计数器的预置值
-
温度系数振荡器：
- 用于产生减法计数器脉冲信号
- 低温度系数振荡器受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1
- 高温度系数振荡器受温度的影响较大，随温度的变化，其振荡频率明显改变，产生的信号作为减少计数器2的输入脉冲
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减法计数器
- 减法计数器1对低温度系数振荡器产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将+1。
- 之后，减法计数器1的预置将重新被装入。减法计数器1重新开始对低温度系数振荡器产生的脉冲信号进行计数，循环操作直到减法计数器2计数减到0，才会停止温度寄存器的值的累加。此时，温度寄存器中的数值即为所测温度。
- 只要计数门未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器的值达到被测温度值。
-
温度寄存器
-
计数门
- 当计数门打开时，DS18B20就对低温系数震荡器产生的时钟脉冲进行计数，从而完成温度测量。
- 开启时间由高温度系数振荡器决定。
- 每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器1和高温寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。
p.s. 每个芯片的信息交换是分时完成的，均有严格的读/写是时序要求，系统对DS18B20的操作协议为：
初始化DS18B20（发复位脉冲）→ 发ROM功能命令 → 发存储器操作命令 → 处理数据
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ROM命令
| 操作 |
命令代码 |
详细说明 |
| 读ROM |
33H |
允许主设备读出64位二进制ROM代码 只适用于总线上存在单只DS18B20 |
| 匹配ROM |
55H |
若总线上有多个Slave，使用该命令可以选中某一指定的DS18B20，即只有与64位二进制ROM代码完成匹配的DS18B20才能响应其操作 |
