《单片机原理与应用》课程教学课件（PPT讲稿）DS18B20总线扩展技术

总线扩展技术 内容概要 单片机的并行总线扩展（利用三总线AB、DB、CB进行的系统扩展）已不再 是单片机系统唯一的扩展结构，除并行总线扩展技术之外，近年又出现串行总 线扩展技术。 Philips公司的IC串行总线接口、DALLAS公司的单总线(1-Wire)接口、 Motorola公司的SPI串行外设接口以及Microwire.总线三线同步串行接口

1 总线扩展技术 内容概要 单片机的并行总线扩展（利用三总线AB、DB、CB进行的系统扩展）已不再 是单片机系统唯一的扩展结构，除并行总线扩展技术之外，近年又出现串行总 线扩展技术。 Philips公司的I 2C串行总线接口、DALLAS 公司的单总线（1-Wire）接口、 Motorola公司的SPI串行外设接口以及Microwire总线三线同步串行接口

单片机的串行扩展技术与并行扩展技术相比具有显著 的优点，串行接口器件与单片机接口时需要的/0口线很 少（仅需1~4条)，串行接口器件体积小，因而占用电路 板的空间小，仅为并行接口器件的10%，明显减少电路板 空间和成本。 除上述优点，还有工作电压宽、抗干扰能力强、功耗 低、数据不易丢失等特点。串行扩展技术在IC卡、智能仪 器仪表以及分布式控制系统等领域得到广泛应用

2 单片机的串行扩展技术与并行扩展技术相比具有显著 的优点，串行接口器件与单片机接口时需要的I/O口线很 少（仅需1～4条），串行接口器件体积小，因而占用电路 板的空间小，仅为并行接口器件的10%，明显减少电路板 空间和成本。 除上述优点，还有工作电压宽、抗干扰能力强、功耗 低、数据不易丢失等特点。串行扩展技术在IC卡、智能仪 器仪表以及分布式控制系统等领域得到广泛应用。 2

12.1单总线串行扩展 单总线（也称1-Wire bus)是由美国DALLAS公司推出的外 围串行扩展总线。 只有一条数据输入/输出线DQ,总线上的所有器件都挂在 DQ上，电源也通过这条信号线供给，使用一条信号线的串行扩 展技术，称为单总线技术。 单总线系统的各种器件，由DALLAS公司提供的专用芯片实 现。每个芯片都有64位R0M,厂家对每一个芯片用激光烧写编 码，其中存有16位十进制编码序列号，它是器件的地址编号， 确保它挂在总线上后，可唯一被确定

3 12.1 单总线串行扩展 单总线（也称1-Wire bus）是由美国DALLAS公司推出的外 围串行扩展总线。 只有一条数据输入/输出线DQ，总线上的所有器件都挂在 DQ上，电源也通过这条信号线供给，使用一条信号线的串行扩 展技术，称为单总线技术。 单总线系统的各种器件，由DALLAS公司提供的专用芯片实 现。每个芯片都有64位ROM，厂家对每一个芯片用激光烧写编 码，其中存有16位十进制编码序列号，它是器件的地址编号， 确保它挂在总线上后，可唯一被确定。 3

除地址编码外，片内还包含收发控制和电源存储电路，如 图12-1所示。这些芯片的耗电量都很小（空闲时几微瓦，工作 时几毫瓦)，从总线上馈送电能到大电容中就可以工作，故一 般不需另加电源。下面说明具体应用。 单总线< 序列号 接收 发送 声电源 能量存储 图12-1单总线芯片的内部结构示意图 区☑

4 除地址编码外，片内还包含收发控制和电源存储电路，如 图12-1所示。这些芯片的耗电量都很小（空闲时几微瓦，工作 时几毫瓦），从总线上馈送电能到大电容中就可以工作，故一 般不需另加电源。下面说明具体应用。 4 图12-1 单总线芯片的内部结构示意图

【例12-1】图12-2所示为一个由单总线构成的分布式 温度监测系统，也可用于各种狭小空间内设备的数字测温。 图中多个带有单总线接口的数字温度传感器DS18B20芯片 都挂在单片机的1根/O口线（即DQ线）上。对每个 DS18B20通过总线DQ寻址。DQ为漏极开路，须加上拉电阻。 DS18B20封装形式多样，其中的一种封装形式见图12- 2。在该单总线数字温度传感器系列中还有DS1820、 DS18S20、DS1822等其他型号，工作原理与特性基本相同。 具有如下特点：

5 【例12-1】图12-2所示为一个由单总线构成的分布式 温度监测系统，也可用于各种狭小空间内设备的数字测温。 图中多个带有单总线接口的数字温度传感器DS18B20芯片 都挂在单片机的1根I/O口线（即DQ线）上。对每个 DS18B20通过总线DQ寻址。DQ为漏极开路，须加上拉电阻。 DS18B20封装形式多样，其中的一种封装形式见图12- 2。在该单总线数字温度传感器系列中还有DS1820、 DS18S20、DS1822等其他型号，工作原理与特性基本相同。 具有如下特点： 5

(1)体积小、结构简单、使用方便。 (2)每芯片都有唯一的64位光刻ROM编码，家族码为28H。 (3)温度测量范围-55~+125c,在-10~+85C范围内，测量精 度可达±0.5c。 (4)分辨率为可编程的9~12位（其中包括1位符号位)，对应 的温度变化量分别为0.5C、0.25C、0.125C、0.0625C。 (5)转换时间与分辨率有关。当设定为9位，转换时间 93.75ms;设定为10位，转换时间为187.5ms;当设定11位，转 换时间375ms;当设定12位，转换时间750ms

6 （1）体积小、结构简单、使用方便。 （2）每芯片都有唯一的64位光刻ROM编码，家族码为28H。 （3）温度测量范围-55~+125ºC，在-10~+85ºC范围内，测量精 度可达±0.5ºC。 （4）分辨率为可编程的9~12位（其中包括1位符号位），对应 的温度变化量分别为0.5ºC、0.25ºC、0.125ºC、0.0625ºC。 （5）转换时间与分辨率有关。当设定为9位，转换时间 93.75ms；设定为10位，转换时间为187.5 ms；当设定11位，转 换时间375ms；当设定12位，转换时间750ms。 6

(6)片内含有SRAM、E2PROM,单片机写入E2PROM的报 警的上下限温度值和以及对DS18B20的设置，在芯片掉电 的情况下不丢失。 功能命令包括两类：1条启动温度转换命令(44H), 5条读/写SRAM和E2PROM命令。 图12-2电路如果再扩展几位（根据需要）LED数码管显 示器，即可构成简易的数字温度计系统。可在图12-2的基 础上，自行扩展设计

7 （6）片内含有SRAM、E 2PROM，单片机写入E 2PROM的报 警的上下限温度值和以及对DS18B20的设置，在芯片掉电 的情况下不丢失。 功能命令包括两类：1条启动温度转换命令（44H）， 5条读/写SRAM和E 2PROM命令。 图12-2电路如果再扩展几位（根据需要）LED数码管显 示器，即可构成简易的数字温度计系统。可在图12-2的基 础上，自行扩展设计。 7

数字温度计 I/O DS18B20 AT89S51 DALLAS 单片机 DQ DQ DQ DQ DS18B20 DS18B20 DS18B20 DS18B20 DS18B20 GND DQ VDD 图12-2单总线构成的分布式温度监测系统

88 图12-2 单总线构成的分布式温度监测系统

在1-Wire总线传输的是数字信号，数据传输均采用 CRC码校验。DALLAS公司为单总线的寻址及数据的传送制 定了总线协议，具体内容读者可查阅相关资料。 1-Wire协议不足在传输速率稍慢，故1-Wire总线协议 特别适用于测控点多、分布面广、种类复杂，而又需集中 监控、统一管理的应用场合

9 在1-Wire 总线传输的是数字信号，数据传输均采用 CRC码校验。DALLAS公司为单总线的寻址及数据的传送制 定了总线协议，具体内容读者可查阅相关资料。 1-Wire协议不足在传输速率稍慢，故1-Wire 总线协议 特别适用于测控点多、分布面广、种类复杂，而又需集中 监控、统一管理的应用场合。 9

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