DS18B20数字温度计外文资料翻译.doc

1、理 工 大 学毕业设计(论文)外文资料翻译学院（系）： 专 业： 机电一体化工程 姓 名： 学 号： 外文出处： from internet 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语： 该外文资料贴近本次毕业设计主题，有一定的权威性，翻译的较全面，符合外文资料翻译要求。 签名： 2014 年 5 月附件1：外文资料翻译译文 DS18B20 数字温度计描述DS18B20 数字温度计提供9至12位温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DS18B20或送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条（和地）。读、写和完成温度变换所需的电源可以有数据线本身提供，而不需要外

2、部电源。因为每一个DS18B20有唯一的系列号，因此多个DS18B20可以存在于同一条单线总线上。这允许在许多不同的地方放置温度灵敏器件。此特性的应用范围包括HVAC环境控制，建筑物、设备或机械内的温度检测，以及过程监视和控制中的温度检测。特性独特的单线接口，只需一个接口引脚即可通信。多点能力使分布式温度检测应用得以简化。不需要外部元件。可用数据线供电，提供3.0V到5.5V的电源。不需备份电源。测量范围从-55C 到+125C，等效的华氏温标范围是-67F 到+257F以9到12位数字值方式读出温度。在750毫秒内把12位温度变换为数字。用户可定义的，非易失性的温度警告设置。告警搜索命令识别

3、和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度告警情况）。应用范围包括恒温控制，工业系统，消费类产品，温度计或任何热敏系统。引脚排列引脚说明GND 地DQ 数字输入输出VDD 可选的VDDNC 不连接详细引脚说明综述图1的方框图表示DS18B20的主要部件。DS18B20有三个主要的数据部件：1）64为激光ROM，2）温度灵敏元件，3）非易失性温度告警触发器TH和TL。器件从单线的通信线取得其电源，在信号线为高电平的时间周期内，把能量贮存在内部的电容器中，在单信号线为低电平的时间期内断开此电源，直到信号线变为高电平重新接上寄生（电容）电源为止，作为另一种可供选择的方法，DS18B20也用外部5V电源供

4、电。与DS18B20的通信经过一个单线接口。在单线接口情况下，在ROM操作未定建立之前不能使用存贮器和控制操作。主机必须首先提供五种ROM操作命令之一：1）读ROM，2）符合ROM，3）搜索ROM,4)跳过ROM，5)告警搜索。这些命令对每一个器件的64位激光ROM部分进行操作。如果在单线上有许多器件，那么可以挑选出一个特定的器件，并给总线上的主机指示存在多少器件及其类型。在成功地执行了ROM操作序列之后，可使用贮存2器和控制操作。然后主机可以提供六种存贮器和操作命令之一。一个操作命令指示DS18B20完成温度测量。改测量的结果放入DS18B20的高速暂存存贮器，通过发出读暂存存储器内容的存储

5、器操作命令可以读出此结果。每一温度告警触发器TH和TL构成一个字节的EPROM。如果不对DS18B20施加告警搜索命令，这些寄存器用作通用用户存储器。使用存储器操作命令可以写TH和TL。对这些寄存器的读访问通过便簮存储器。所以数据均以最低有效位在前的方式被读写。单线总线系统单线总线是一种具有一个总线主机和一个或若干个从机的系统。DS18B20起从机的作用。这种总线系统的讨论分为三个题目:硬件接法，处理顺序，以及单线信号（信号类型与定时）。硬件接法根据定义，单线总线只有一根线：这一点很重要的，即线上的第一个器件能在适当的时间驱动该总线。为了做到这一点第一个连接到总线上的器件必须具有漏极开路或三态

6、输出。DS18B20的单线接口。多站总线由单线总线和多个与之相连的从属器件组成。单线总线要求近似等于5 k.单线总线的空闲状态是高电平。不管任何原因，如果执行需要被挂起，那么，若要重新恢复执行，总线必须保持在空闲状态。如果不满足这一点且总线保持在低电平时间大于480微秒，那么总线上所有的器件均被复位。硬件连接图处理顺序经过单线总线接口访问DS18B20的协议如下：初始化ROM操作命令存贮器操作命令处理/数据初始化单线总线上的所有处理均从初始化序列开始。初始化序列包括总线主机发出一复位脉冲，接着由从属器件送出存在脉冲。ROM操作命令一旦总线主机检测到从属器件的存在，他便可以发出器件ROM操作命令

7、之一。所有ROM操作命令均由8位长，这些命令列表如下：读ROM 33H此命令允许总线主机读DS18B20的8位产品系列编码，唯一的48位序列号，以及8位的CRC。此命令只能在总线上仅有一个DS18B20得情况下可以使用。如果总线上存在多于一个得从属器件，那么所有从片企图同时发送时将发生数据冲突的现象。符合ROM 55h符合ROM命令。后继以64位的ROM数据序列，允许总线主机对多点总线上的DS18B20寻址。只有与64位ROM序列严格相符的DS18B20才能对后继的存贮器操作命令作出响应。所有与64位ROM序列不符的从片将等待复位脉冲。此命令在总线数据上有单个或多个器件的情况下均可使用。跳过R

8、OMCCh在单点总线系统中，此命令通过允许总线主机不提供64位ROM编码而访问存储器操作来节省时间。如果在总线上存在多于一个得从属器件而且在跳过ROM命令之后发出读命令，那么由于多个从片同时发送数据，会在总线上发生数据冲突搜索ROMF0h当系统开始工作时，总线主机可能不知道单线总线上的器件个数或者不知道其64位ROM编码。搜索ROM命令允许总线主机使用一种消去处理来识别总线上的所有从片的64位ROM编码。告警搜索ECh此命令的流程与搜索ROM命令相同。但是，仅在最近一次温度测量出现告警的情况下，DS18B20才对此命令作出响应。告警的条件定义为温度高于TH或低于TL。只要DS18B20一上电，

9、告警条件就保持在设置状态，直到另一次温度测量告警。ROM搜索举例ROM搜索过程是简单三步过程的重复：读一位，读核位的补码，然后写所需的那一位的值。总线主机在ROM的每一位上完成这一简单的三步过程。在全部过程完成之后，总线主机便知道一个器件中ROM的内容，器件中其余的数以及他们的ROM编码可以游另外一个过程来识别。以下ROM搜索过程的例子假设四个不同的器件连接到同一条单线总线上。四个器件的ROM数据如下所示： ROM1 00110101 ROM2 10101010 ROM3 11110101 ROM4 00010001搜索过程如下：1.总线主机通过发出复位脉冲开始初始化序列，从属器件通过发出同时

10、的存在脉冲作出响应。2.然后总线主机在单线总线上发出搜索人ROM命令。3.总线主机从单线过程中读一位。每一器件通过把他们各自ROM数据的第一位的值放到单线总线上来作出响应。ROM1和ROM4:将把一个0放在单线总线上，即，把它拉至低电平。ROM2和3通过使总线停留在高电平而把1放在单线总线上。结果是线上所有器件的逻辑与，因此总线主机接收到一个0.总线主机读另一位。因此搜索ROM数据命令正在执行，所以单线总线上所有器件通过把各自ROM数据第一位的补码放到单线总线上来对这第二个读作出响应。ROM1和ROM2把1放在单总线上，使之处于高电平。ROM2和ROM3把0放在单线上，因此他将被拉至低电平。对

11、于第一个ROM数据位的补码总线主机观察到得仍是一个0.总线主机便可决定单线总线上有一些第一位为0的器件和一些第一位为1的器件。4.总线主机写一个0.在这次搜索过程的其余部分，将不选择ROM2和ROM3，仅留下连接到单线总线的ROM1和ROM4。5.总线主机再执行两次读，并在一个1位之后接收到一个0位，这表示所有还连接在总线上的器件的第二个ROM数据位为0.6.总线主机接着写一个0，使ROM1和ROM4二者保持连接。7.总线主机执行两次连读，并接收到两次0数据位。这表示连接着的器件ROM数据的第三位都是1数据位和0数据位。8.总线主机写一个数据位。这将不选择ROM1而把ROM4作为唯一仍连接着的

12、器件加以保留。9.总线主机读ROM4的ROM数据位的剩余部分，而且访问需要的部件。这就完成了第一个过程并且唯一的识别单线总线上的部件。10.总线主机通过重复步骤1至7开始一个新的ROM搜索序列。11.总线主机写一个1，这将不与ROM4发生联系，而唯一的与ROM1仍保持着联系。12.总线主机对于ROM1读出ROM位的剩余部分而且，如果需要的话，与内部逻辑通信。这就完成了第二个ROM搜索过程，在其中ROM中的另一个被找到。13.总线主机通过重复步骤1至3开始一次新的ROM搜索。注意下述内容：在第一次ROM搜索过程中，总线主机知道一个单线器件的唯一的ID号。取得部件唯一ROM编码的时间为：960us

13、+(8+364)us=13.16ms因此总线主机每秒钟能够识别75个不同的单线器件。单片机简介单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可，用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒

14、洗农机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种存线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很多人力气才能做到的，有些则是花人力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美同50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因

15、为单片机的通过你编写的程序可以实现高科能，高效率，以及高可靠性！ CPU(中央处理单元)是数字计算机的重要组成部分，其目的是对从内存中接收的指令进行译码，同时对存储于内部寄存器、存储器或输入输出接口单元的数据惊醒传输、算术运算、逻辑运算以及控制运算。在外部，CPU位转换指令数据和控制信息提供一个或多个总线并从组件连接到它。一个微控制器出现在普通电脑的键盘和检测器中，但是这些组件也被屏蔽。在这种微控制器中，与我们所讨论的CPU可能不同。字长也许更短，编制数量少，指令集有限。相对而言，性能差，但对完成任务来说足够了。最重要的是它的微控制器的成本很低，符合成本效应。 由于单片机对成本是敏感的，所以目

16、前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时

17、代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它白主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，人多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如科能仪表、实时T控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品。一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词一一“智能型”，如智能型洗衣

18、机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。附件2：外文原文DS18B20 Digital ThermometerDESCRIPTIONThe DS18B20 Digital Thermometer provides 9 to 12-bit (configurable) temperature readings which indicate the temperature of the device.Information is sent to/from the DS1

19、8B20 over a 1-Wire interface, so that only one wire (and ground) needs to be connected from a central microprocessor to a DS18B20. Power for reading, writing, and performing temperature conversions can be derived from the data line itself with no need for an external power source.Because each DS18B2

20、0 contains a unique silicon serial number, multiple DS18B20s can exist on the same 1-Wire bus. This allows for placing temperature sensors in many different places. Applications where this feature is useful include HVAC environmental controls, sensing temperatures inside buildings, equipment or mach

21、inery, and process monitoring and control.FEATURESUnique 1-Wire interface requires only one port pin for communicationMultidrop capability simplifies distributed temperature sensing applicationsRequires no external componentsCan be powered from data line. Power supply range is 3.0V to 5.5VZero stand

22、by power requiredMeasures temperatures from -55C to+125C. Fahrenheit equivalent is -67F to +257FThermometer resolution is programmable from 9 to 12 bitsConverts 12-bit temperature to digital word in 750 ms (max.)User-definable, nonvolatile temperature alarm settingsAlarm search command identifies an

23、d addresses devices whose temperature is outside of programmed limits (temperature alarm condition)Applications include thermostatic controls, industrial systems, consumer products,thermometers, or any thermally sensitivesystem.PIN ASSIGNMENTPIN DESCRIPTIONGND - GroundDQ - Data In/OutVDD - Power Sup

24、ply VoltageNC - No ConnectDETAILED PIN DESCRIPTION OVERVIEWThe block diagram of Figure 1 shows the major components of the DS18B20. The DS18B20 has four main data components: 1) 64-bit lasered ROM, 2) temperature sensor, 3) nonvolatile temperature alarm triggers TH and TL. The device derives its pow

25、er from the 1-Wire communication line by storing energy on an internal capacitor during periods of time when the signal line is high and continues to operate off this power source during the low times of the 1-Wire line until it returns high to replenish the parasite (capacitor) supply. As an altern

26、ative, the DS18B20 may also be powered from an external 3 volt - 5.5 volt supply.DS18B20 BLOCK DIAGRAM Figure 1Communication to the DS18B20 is via a 1-Wire port. With the 1-Wire port, the memory and control functions will not be available before the ROM function protocol has been established. The ma

27、ster must first provide one of five ROM function commands: 1) Read ROM, 2) Match ROM, 3) Search ROM, 4) Skip ROM, or 5) Alarm Search. These commands operate on the 64-bit lasered ROM portion of eachdevice and can single out a specific device if many are present on the 1-Wire line as well as indicate

28、 to the bus master how many and what types of devices are present. After a ROM function sequence has been successfully executed, the memory and control functions are accessible and the master may then provide any one of the six memory and control function commands. One control function command instr

29、ucts the DS18B20 to perform a temperature measurement. The result of this measurement will be placed in the DS18B20s scratch-pad memory, and may be read by issuing a memory function command which reads the contents of the scratchpad memory. The temperature alarm triggers TH and TL consist of 1 byte

30、EEPROM each. If the alarm search command is not applied to the DS18B20, these registers may be used as general purpose user memory. The scratchpad also contains a configuration byte to set the desired resolution of the temperature to digital conversion. Writing TH, TL, and the configuration byte is

31、done using a memory function command. Read access to these registers is through the scratchpad. All data is read and written least significant bit first.1-WIRE BUS SYSTEMThe 1-Wire bus is a system which has a single bus master and one or more slaves. The DS18B20 behaves as a slave. The discussion of

32、 this bus system is broken down into three topics: hardware configuration, transaction sequence, and 1-Wire signaling (signal types and timing).HARDWARE CONFIGURATIONThe 1-Wire bus has only a single line by definition; it is important that each device on the bus be able to drive it at the appropriat

33、e time. To facilitate this, each device attached to the 1-Wire bus must have open drain or 3-state outputs. The 1-Wire port of the DS18B20 (DQ pin) is open drain with an internal circuit equivalent to that shown in Figure 9. A multidrop bus consists of a 1-Wire bus with multiple slaves attached. The

34、 1-Wire bus requires a pullup resistor of approximately 5 k.The idle state for the 1-Wire bus is high. If for any reason a transaction needs to be suspended, the bus MUST be left in the idle state if the transaction is to resume. Infinite recovery time can occur between bits so long as the 1-Wire bu

35、s is in the inactive (high) state during the recovery period. If this does not occur and the bus is left low for more than 480 s, all components on the bus will be reset.HARDWARE CONFIGURATION TRANSACTION SEQUENCEThe protocol for accessing the DS18B20 via the 1-Wire port is as follows:_ Initializati

36、on_ ROM Function Command_ Memory Function Command_ Transaction/DataINITIALIZATIONAll transactions on the 1-Wire bus begin with an initialization sequence. The initialization sequence consists of a reset pulse transmitted by the bus master followed by presence pulse(s) transmitted by the slave(s). Th

37、e presence pulse lets the bus master know that the DS18B20 is on the bus and is ready to operate. For more details, see the “1-Wire Signaling” section.ROM FUNCTION COMMANDSOnce the bus master has detected a presence, it can issue one of the five ROM function commands. All ROM function commands are 8

38、 bits long. A list of these commands follows (refer to flowchart in Figure 5)Read ROM 33hThis command allows the bus master to read the DS18B20s 8-bit family code, unique 48-bit serial number, and 8-bit CRC. This command can only be used if there is a single DS18B20 on the bus. If more than one slav

39、e is present on the bus, a data collision will occur when all slaves try to transmit at the same time (open drain will produce a wired AND result).Match ROM 55hThe match ROM command, followed by a 64-bit ROM sequence, allows the bus master to address a specific DS18B20 on a multidrop bus. Only the D

40、S18B20 that exactly matches the 64-bit ROM sequence will respond to the following memory function command. All slaves that do not match the 64-bit ROM sequence will wait for a reset pulse. This command can be used with a single or multiple devices on the bus.Skip ROM CChThis command can save time in

41、 a single drop bus system by allowing the bus master to access the memory functions without providing the 64-bit ROM code. If more than one slave is present on the bus and a Read command is issued following the Skip ROM command, data collision will occur on the bus as multiple slaves transmit simult

42、aneously (open drain pulldowns will produce a wired AND result).Search ROM F0hWhen a system is initially brought up, the bus master might not know the number of devices on the 1-Wire bus or their 64-bit ROM codes. The search ROM command allows the bus master to use a process of elimination to identi

43、fy the 64-bit ROM codes of all slave devices on the bus.Alarm Search EChThe flowchart of this command is identical to the Search ROM command. However, the DS18B20 will respond to this command only if an alarm condition has been encountered at the last temperature measurement. An alarm condition is d

44、efined as a temperature higher than TH or lower than TL. The alarm condition remains set as long as the DS18B20 is powered up, or until another temperature measurement reveals a non-alarming value. For alarming, the trigger values stored in EEPROM are taken into account. If an alarm condition exists

45、 and the TH or TL settings are changed, another temperature conversion should be done to validate any alarm conditions.Example of a ROM SearchThe ROM search process is the repetition of a simple three-step routine: read a bit, read the complement of the bit, then write the desired value of that bit.

46、 The bus master performs this simple, three-step routine on each bit of the ROM. After one complete pass, the bus master knows the contents of the ROM in one device. The remaining number of devices and their ROM codes may be identified by additional passes.The following example of the ROM search pro

47、cess assumes four different devices are connected to the same 1-Wire bus. The ROM data of the four devices is as shown:ROM1 00110101.ROM2 10101010.ROM3 11110101.ROM4 00010001.The search process is as follows:1. The bus master begins the initialization sequence by issuing a reset pulse. The slave devices respond by issuing simultaneous presence pulses.2. The bus master will then issue the Search ROM command on the 1-Wire bus.3. The bus master reads a bit from the 1-Wire bus. Each device will respond by placing the value of the first bit of t