微控制器和1-Wire温度传感器的软件接口
桃坞通信工程有限公司 吴康
1-Wire(一线制)数字温度传感器
DALLAS公司产的1-Wire(一线制)数字温度传感器己被广泛应用于各工业控制与捡测的设备仪器之中,但如何应嵌入与连接在系统之术是设计人员所关切的技术问题。
DSl8B20、DS18C20或DSl822是业内更高精度( 0.5℃)的1-Wire多点数字温度传感器，其特点是:
*具有1-Wire数字接口
*唯一的64位序列号
*宽广的温度测量范围为-55℃至+125℃
*具有非易失用户(2字节EEPROM)可编程触发点的过热告警
*测量分辨率可由用户配置为9至12位
*封装形式包括TO-92,150mil8脚SOIC和倒装片
DSl8x20或DSl822温度传感器内部结构图见图0所示。
目前有数种方法，可将1-Wire器件，如DSl8B20、DSl822或DSl8S20与微控制器接口。这些方法包括：从简单的软件方案，到串行接口芯片，如DS2480及Dallas 1-Wire ASIC即(将经过整合的半导体超高规模集成电路硬件描述语言1-Wire主控器制造成专用集成电路)等。本文陈述了一种简单的软件解决方案，可实现微控制器和任意个数的DSl8x20或DSl822温度传感器之间的1-Wire通信。
硬件配置
图1 的框图说明了在采用多个1-Wire温度传感器时，该硬件配置很简单。一线制(1-Wire)总线向所有的器件既提供通信连接，又提供工作电源。总线电源经由一个连接于3V至5．5V电源端的4．7kf2上拉电阻提供。由于每个器件具有唯一的64位ROM识别码，所以挂接在总线上的1-Wire器件数量几乎不受限制。多个1-Wire温度传感器通过1-Wire总线与采用DS5000(与MCS-8051单片机兼容)的微控制器相接口。
接口时序
与DSl8x20／DSl822的通信，通过操作时隙完成1-Wire总线上的数据传输。每个通信周期起始于微控制器发出复位脉冲，其后紧跟DSl8x20／DSl822发出的应答脉冲，如图2所示。
当主机将1-Wire总线从逻辑高(空闲状态)拉为逻辑低时，即启动一个写时隙。所有的写时隙必须在60 s至120 s(见图3 60 s<Tx"0" <120 s 标注)内完成，且在每个循环之间至少需要1 s的恢复时间(见图3 1 s<Trec <∞ 标注)。写0和写1时隙如图3所示。在写"0"时隙(Write"0" slot)期间，微控制器在整个时隙中将总线拉低；而写"1"时隙(Write"1" slot)期间，微处理器将总线拉低，然后在时隙起始后15 s内释放总线。
读时隙起始于微处理器将总线拉低1 s，接着释放总线，这样DSl8x20／DSl822就能够接管总线，输出有效数据(高或低)。所有读时隙在60 s至120 s完成,且在每个循环之间至少 需要1 s的恢复时间(图3)。
软件控制
为了精确地控制1-Wire接口的特殊时序要求，必须先建立几个关键的函数。第一个函数应该是延时函数，它是所有读和写控制的组成部分。这个函数完全依赖于微处理器的速度。为了更好地理解，值此以DS5000(与8051兼容)微控制器(工作时钟11．059MHz)为例。图4列举了一个用于创建时间延时的 C(C语言)原型函数。
由于每个通信周期起始于微处理器发出的复位脉冲，因而复位函数(见图5)是下一个最为重要的函数。复位时隙为480 s。首先以参数3，接着以参数25分别调用延时函数数，将产生所要求的复位脉冲，紧接着复位之后微处理器释放总线，以便DSl8x20／DSl822通过拉低总线来指示其是否在线。如果多个温度传感器在此总线上，它们将同时发出应答脉冲。
读和写函数实例如图6、7、8和9所示，提供了所有读/写数据位和字节操作的基本结构。
结束语
以上是新型多点1-wire数字温度传感器与微控制器软件接口简易的设计方案,经过多路温度巡迥监控系统在现场采集与检测使用,其特点是具有较高的性能比,即程式简单、检测准确、使用方便可靠。
本文摘自《世界电子元器件》